GBT 27698.3-2023 熱交換器及傳熱元件性能測試方法 第3部分：傳熱元件

熱交換器及傳熱元件性能測試方法第3部分：傳熱元件Testmethodsfortheperformanceofheatexchangersandhea2023-09-07發(fā)布2023-09-07實施國家市場監(jiān)督管理總局國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會GB/T27698.3—2023 I 2規(guī)范性引用文件 3術(shù)語和定義 4符號與單位 5產(chǎn)品型號與試件參數(shù) 5.1換熱管 5.2換熱管束 5.3換熱板束 36汽-液與液-液性能測試 37汽-氣冷凝測試方法 37.1測試系統(tǒng) 37.2測量儀表 7.3測量方法 58汽-氣冷凝測試條件及測量參數(shù) 68.1測試條件 68.2測量參數(shù) 9汽-氣冷凝測試程序 10汽-氣冷凝測試數(shù)據(jù)處理 710.1數(shù)據(jù)計算 10.2性能確定 811誤差與不確定度 812測試報告 I本文件按照GB/T1.1—2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定起草。本文件是GB/T27698《熱交換器及傳熱元件性能測試方法》的第3部分。GB/T27698已經(jīng)發(fā)布了以下部分：——第1部分：通用要求；——第2部分：熱交換器；——第3部分：傳熱元件；——第4部分：空冷器噪聲測定。本文件代替GB/T27698.5—2011《熱交換器及傳熱元件性能測試方法第5部分：管殼式熱交換器用換熱管》及GB/T27698.6—2011《熱交換器及傳熱元件性能測試方法第6部分：空冷器用翅片管》,與GB/T27698.5—2011及GB/T27698.6—2011相比，除結(jié)構(gòu)調(diào)整和編輯性改動外，主要技術(shù)變化如下：a)更改了換熱管產(chǎn)品型號與試件參數(shù)要求(見5.1,GB/T27698.5—2011的3.2,GB/T27698.6—2011的10.3);b)增加了換熱管束產(chǎn)品型號與試件參數(shù)要求(見5.2);c)增加了換熱板束產(chǎn)品型號與試件參數(shù)要求(見5.3);d)增加了換熱管束與板束測試時的壓力測點(見7.1);e)增加了測試時濕度測量儀表要求(見7.2);f)增加了空氣側(cè)壓力測孔結(jié)構(gòu)要求(見7.3.3.3);g)增加了空氣側(cè)壓力測孔位置要求(見7.3.3.4);h)增加了濕度測量方法(見7.3.4);i)增加了換熱管束與換熱板束試件尺寸要求(見8.1.5);j)增加了實驗室氣溫要求(見8.1.7);k)增加了濕度測量參數(shù)(見8.2);1)增加了換熱管束與換熱板束測試工況范圍(見9.4);m)增加了測試時，空氣側(cè)壓力波動范圍要求(見9.6);n)增加了換熱管束與板束數(shù)據(jù)處理內(nèi)容(見10.2.2);o)增加了數(shù)據(jù)處理的不確定度要求(見11.3)。請注意本文件的某些內(nèi)容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機(jī)構(gòu)不承擔(dān)識別專利的責(zé)任。本文件由全國鍋爐壓力容器標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(SAC/TC262)提出并歸口。本文件起草單位：上海藍(lán)濱石化設(shè)備有限責(zé)任公司、甘肅藍(lán)科石化高新裝備股份有限公司、西安交通大學(xué)、清華大學(xué)、中國石化工程建設(shè)有限公司、中石化廣州工程有限公司、哈爾濱空調(diào)股份有限公司、儀征市永輝散熱管制造有限公司、浙江中達(dá)特鋼股份有限公司、上海藍(lán)?？苿?chuàng)檢測有限公司、上海市特種設(shè)備監(jiān)督檢驗技術(shù)研究院、中國特種設(shè)備檢測研究院、上海海關(guān)工業(yè)品與原材料檢測技術(shù)中心。本文件及其所代替文件的歷次版本發(fā)布情況為：Ⅱ——2011年首次發(fā)布為GB/T27698.3—2011《熱交換器及傳熱元件性能測試方法第3部分：板式熱交換器》,本次為第一次修訂；——GB/T27698.5,2011年首次發(fā)布；——GB/T27698.6,2011年首次發(fā)布。Ⅲ性能測試是確定熱交換器及傳熱元件流動與傳熱特性的最準(zhǔn)確的方法。為了保證性能測試有序開展，GB/T27698旨在確立普遍適用于熱交換器及傳熱元件性能測試的測試系統(tǒng)、測試條件、數(shù)據(jù)處理方法及測試報告要求，擬由四個部分組成。——第1部分：通用要求。目的在于確立適用于各類熱交換器及傳熱元件性能測試的測試系統(tǒng)、測量儀表、測量方法、數(shù)據(jù)處理方法及測試報告的通用要求?！?部分：熱交換器。目的在于確立各類典型熱交換器性能測試時產(chǎn)品參數(shù)信息、測試程序、數(shù)據(jù)處理結(jié)果及測試報告要求?！?部分：傳熱元件。目的在于確立各類典型傳熱元件性能測試的汽-氣冷凝測試方法及產(chǎn)品參數(shù)信息、測試程序、數(shù)據(jù)處理結(jié)果與測試報告要求?！?部分：空冷器噪聲測定。目的在于確立空冷器噪聲測定的測量參數(shù)、測試環(huán)境、測試儀表、測試方法及測定報告的要求。由于GB/T27698不可能、也沒有必要囊括熱交換器及傳熱元件性能測試的所有技術(shù)細(xì)節(jié)，因此，在滿足準(zhǔn)確性要求的前提下，不限制本文件中沒有特別提及的技術(shù)內(nèi)容。GB/T27698不限制性能測試時采用先進(jìn)的測試技術(shù)和測試方法，但工程技術(shù)人員采用先進(jìn)的技術(shù)方法時，宜對其科學(xué)性與準(zhǔn)確性做出可靠的判斷。1熱交換器及傳熱元件性能測試方法第3部分：傳熱元件本文件描述了熱交換器用傳熱元件的測試方法、測試條件、測量參數(shù)、測試程序、測試數(shù)據(jù)處理及測試報告要求。本文件適用于熱交換器用換熱管及管束、換熱板束的性能測試。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改單)適用于本文件。GB/T1236工業(yè)通風(fēng)機(jī)用標(biāo)準(zhǔn)化風(fēng)道性能試驗GB/T27698.1熱交換器及傳熱元件性能測試方法GB/T27698.2熱交換器及傳熱元件性能測試方法NB/T47007空冷式熱交換器第1部分：通用要求第2部分：熱交換器3術(shù)語和定義27698.1、GB/T27698.2、NB/T47007界定的以及下列術(shù)語和定義適用于本文件。testsample進(jìn)行傳熱性能與流動性能測試的傳熱元件。在試件全長范圍內(nèi)，有目的地選擇作為性能測試的傳熱元件的一部分。測量段measuringsection測試系統(tǒng)中，為準(zhǔn)確計量測試參數(shù)而設(shè)置的部分。風(fēng)道中空氣橫掠試件流動的風(fēng)筒直管段部分。有效通風(fēng)截面effectiveventingarea工作段內(nèi)空氣流動的最小流通截面。4符號與單位表1列出的符號和單位適用于本文件。2符號說明單位A傳熱面積(以基管的外表面為基準(zhǔn))質(zhì)量定壓熱容h比焓k總傳熱系數(shù)W/(m2·K)p壓力質(zhì)量流量體積流量m3/st溫度℃空氣質(zhì)量流速(按有效通風(fēng)截面計算)kg/(m2·s)V體積W重量壓力降對數(shù)平均溫差℃熱平衡相對誤差無因次量P密度T收集冷凝液的時間S重?zé)崃髁縒更m平均熱流量W下角標(biāo)，分別表示空氣與蒸汽1下角標(biāo)，表示冷凝液下角標(biāo)，分別表示流體進(jìn)口、出口5產(chǎn)品型號與試件參數(shù)換熱管測試時應(yīng)明確產(chǎn)品型號及以下參數(shù)：a)換熱管型式；b)換熱管材質(zhì)；d)換熱管長度；f)流道截面積；h)翅片材質(zhì)(翅片管);3j)翅片管根徑(翅片管)。5.2換熱管束換熱管束測試時應(yīng)明確產(chǎn)品型號及以下參數(shù)：a)換熱管參數(shù)；b)布管數(shù)量；c)布管形式。5.3換熱板束換熱板束測試時應(yīng)明確產(chǎn)品型號及以下參數(shù)：a)板片波紋形式(波紋角度、波紋深度、波紋間距、混合角度);b)板片幾何尺寸(長度、寬度、角孔直徑、縱向與橫向中心距);c)單板傳熱面積；d)板間距；e)流道截面積；f)板片厚度；g)板片材質(zhì)；h)板片數(shù)。6汽-液與液-液性能測試換熱管及管束、換熱板束在進(jìn)行汽-液冷凝性能測試、汽-液流動沸騰與蒸發(fā)性能測試、池沸騰傳熱性能測試與液-液無相變性能測試時，宜將傳熱元件制作成套管式、管殼式或板殼式熱交換器測試樣機(jī)，按GB/T27698.1與GB/T27698.2的規(guī)定進(jìn)行測試與數(shù)據(jù)處理。7汽-氣冷凝測試方法7.1測試系統(tǒng)測試裝置由空氣系統(tǒng)和蒸汽系統(tǒng)兩部分組成，空氣系統(tǒng)部分應(yīng)有預(yù)處理段和測量段。預(yù)處理段應(yīng)保證空氣達(dá)到適宜測試的穩(wěn)定狀態(tài)?？諝庀到y(tǒng)風(fēng)速測量段應(yīng)保證一定長度的直管段，以滿足測量儀表使用要求。為保證流經(jīng)試件的空氣穩(wěn)定流動，風(fēng)筒工作段長度不應(yīng)小于1.5m。風(fēng)筒工作段內(nèi)截面寬度不作統(tǒng)一規(guī)定，但有效通風(fēng)截面處的空氣質(zhì)量流速應(yīng)滿足測試要求。測試系統(tǒng)見圖1。4標(biāo)引說明：1——減壓閥；3——調(diào)節(jié)閥；4——試件；5——保溫部件；7——風(fēng)量調(diào)節(jié)閥；8——風(fēng)速測量儀表；9——凝結(jié)水箱；10——過冷器；11——稱量裝置；a——溫度測點；b——壓力測點。圖1換熱管及管束、換熱板束性能測試系統(tǒng)示意圖7.2.1性能測試流量、溫度、壓力(差)各參數(shù)的測量儀表的準(zhǔn)確度等級不應(yīng)低于表2的規(guī)定。表2測量儀表準(zhǔn)確度等級測量項目準(zhǔn)確度等級(或最大允許誤差)壓力0.5級溫度風(fēng)量1.0級冷凝液量1.0級相對濕度57.2.2儀表測量范圍上限應(yīng)為所測參數(shù)的1.5倍～2.0倍。7.2.3測試儀表應(yīng)在計量檢定或校準(zhǔn)有效期內(nèi)使用。7.3測量方法7.3.1流量測量7.3.1.1冷凝液流量采用體積法或稱重法測量。體積法與稱重法的測量系統(tǒng)見圖2。標(biāo)引說明：1——試件；2——排氣閥；3——液位計；4——冷凝水箱；5——疏水閥；6——過冷器；7——調(diào)節(jié)閥；8——稱量裝置；a——溫度測點；b——壓力測點。圖2冷凝液流量測量系統(tǒng)示意圖7.3.1.2空氣流量可用風(fēng)速儀測量，其安裝與操作程序應(yīng)按使用說明書進(jìn)行；也可用孔板或畢托靜壓管等測量，其測量方法應(yīng)符合GB/T1236的規(guī)定。7.3.2.1測溫元件的工作端應(yīng)位于管道或工作段截面的中心，其插入深度不應(yīng)小于管道半徑或工作段截面中心，在狹小的管道中測量時，可加裝測量段，并使測溫元件的工作端與流動方向相對。7.3.2.2測溫元件應(yīng)設(shè)置在測量段規(guī)定位置處(見圖1),且管路和風(fēng)筒應(yīng)保溫良好，測溫點的上游(進(jìn)口)、下游(出口)各600mm范圍內(nèi)也應(yīng)保溫。7.3.2.3空氣進(jìn)口、出口溫度應(yīng)只測干球溫度。每一測試截面上的測溫點宜不少于三點，取其平均值。67.3.3壓力測量7.3.3.1蒸汽壓力與空氣壓力用標(biāo)準(zhǔn)壓力表或壓力變送器測量，其安裝與操作程序應(yīng)按使用說明書進(jìn)行。7.3.3.2環(huán)境大氣壓力用水銀氣壓計測量，其安裝與操作程序應(yīng)按使用說明書進(jìn)行。7.3.3.3風(fēng)筒中空氣壓力測孔應(yīng)與風(fēng)道內(nèi)表面垂直、平齊，并去除內(nèi)部所有突出物，孔的邊緣應(yīng)倒圓，孔的直徑不應(yīng)小于1.5mm且不應(yīng)大于5mm。7.3.3.4風(fēng)筒中空氣壓力測孔應(yīng)設(shè)置在距離試件約0.5m處截面上，矩形通道每個測壓截面宜設(shè)置4個壓力測孔，測孔分布在截面4條邊的中心處。7.3.4濕度測量7.3.4.1實驗室濕度測量宜選用干濕球濕度計、毛發(fā)濕度計、電容式濕度計或電阻式濕度計。7.3.4.2濕度計安裝與操作程序應(yīng)按使用說明書進(jìn)行。8汽-氣冷凝測試條件及測量參數(shù)8.1測試條件8.1.1蒸汽的管路系統(tǒng)均應(yīng)保溫。8.1.2試件全長范圍內(nèi)除測試段外，均應(yīng)保溫。進(jìn)入試件的蒸汽過熱度應(yīng)保持在1℃~3℃范圍內(nèi)。8.1.3若采用稱重法計量冷凝液，為了防止冷凝液二次蒸發(fā)，進(jìn)入計量裝置的冷凝液過冷度應(yīng)至少為8.1.4試件安裝應(yīng)當(dāng)平直并向蒸汽冷凝液出口方向有1°~3°的向下傾斜。8.1.5測試段應(yīng)選擇在試件中部，換熱管試件長度不應(yīng)小于500mm;換熱管束試件長寬范圍不應(yīng)小于600mm×600mm,空氣流動方向上管束不少于3排；換熱板束試件長度不應(yīng)小于600mm,單側(cè)流道數(shù)不少于10。8.1.6工作段有效通風(fēng)截面處，除了試件的測試部分，風(fēng)筒內(nèi)壁不應(yīng)有任何引起氣流擾動的部件。8.1.7實驗室試驗時環(huán)境溫度不宜低于10℃。8.2測量參數(shù)測量參數(shù)見表3規(guī)定。表3測量參數(shù)項目名稱說明大氣壓力當(dāng)?shù)卮髿鈮嚎諝赓|(zhì)量流速工作段有效通風(fēng)截面處空氣進(jìn)口、出口溫度進(jìn)入工作段前、后溫度空氣進(jìn)口、出口壓力進(jìn)入工作段前、后壓力蒸汽壓力絕對壓力蒸汽進(jìn)口、出口溫度進(jìn)口為蒸汽，出口為冷凝液冷凝液質(zhì)量流量—濕度實驗室濕度79汽-氣冷凝測試程序9.1確定空氣和蒸汽的定壓比熱容、密度、焓值等參數(shù)。9.2測試前應(yīng)檢查測試裝置、測量儀表的可靠性。9.3測試時蒸汽側(cè)的壓力、流量等應(yīng)保持穩(wěn)定。9.4測試時，應(yīng)根據(jù)傳熱元件結(jié)構(gòu)特點與應(yīng)用場合，選取不少于7個不同空氣側(cè)流速進(jìn)行測試。部分傳熱元件的空氣側(cè)流速宜滿足表4的要求。表4空氣質(zhì)量流速單位為千克每平方米秒試件流速范圍標(biāo)準(zhǔn)工況流速最大變化間隔空冷器用換熱管及管束空冷器用換熱板束空氣預(yù)熱器用換熱板束9.5測試過程中各測量參數(shù)的讀數(shù)波動范圍不應(yīng)超過表5的要求。9.6空氣側(cè)與蒸汽側(cè)的熱平衡相對誤差不大于5%時，進(jìn)行測量。9.7每改變一種工況宜穩(wěn)定15min后進(jìn)行測試，在測試過程中至少讀取(采集)3組數(shù)據(jù)，并以此3組數(shù)據(jù)的算術(shù)平均值作為測試計算值。表5測量參數(shù)的讀數(shù)波動范圍測量參數(shù)波動范圍空氣進(jìn)口、出口溫度空氣質(zhì)量流速蒸汽溫度土0.5℃蒸汽壓力冷凝液溫度冷凝液質(zhì)量流量空氣壓力10汽-氣冷凝測試數(shù)據(jù)處理10.1數(shù)據(jù)計算空氣側(cè)熱流量按公式(1)計算：φ=qm,Cp,a(ta.2-ta,i)蒸汽冷凝液按公式(2)計算：蒸汽側(cè)熱流量按公式(3)計算：φ,=qm.s(h,—h?)8GB/T27698.3—2023平均熱流量按公式(4)計算： 熱平衡相對誤差按公式(