GB-T 43891-2024 非金屬化工設(shè)備 不透性石墨換熱器傳熱系數(shù)和流阻性能測試方法

ICS71.120CCSG94中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T43891—2024非金屬化工設(shè)備不透性石墨換熱器傳熱系數(shù)和流阻性能測試方法Non-metallicchemicalequipment—Testmethodforheattransfercoefficientandflowresistanceperformanceofimperviousgraphiteheatexchanger2024-04-25發(fā)布2024-11-01實(shí)施國家市場監(jiān)督管理總局國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)ⅠGB/T43891—2024前言 Ⅲ1范圍 12規(guī)范性引用文件 13術(shù)語和定義 14符號(hào) 15測試系統(tǒng) 36測量儀表及其安裝 77待測換熱器結(jié)構(gòu)參數(shù) 88測試方法 99結(jié)果計(jì)算 1110測試報(bào)告 13附錄A(資料性)液-液無相變測試工況測量結(jié)果不確定度計(jì)算 14附錄B(資料性)液-液無相變測試工況傳熱準(zhǔn)則關(guān)系式擬合 17參考文獻(xiàn) 19ⅢGB/T43891—2024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。請(qǐng)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(shí)別專利的責(zé)任。本文件由中國石油和化學(xué)工業(yè)聯(lián)合會(huì)提出。本文件由全國非金屬化工設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)(SAC/TC162)歸口。本文件起草單位:南通山劍防腐科技有限公司、上海市特種設(shè)備監(jiān)督檢驗(yàn)技術(shù)研究院、南通三圣石墨設(shè)備科技股份有限公司、南通京通石墨設(shè)備有限公司、寧波市特種設(shè)備檢驗(yàn)研究院、貴州蘭鑫石墨機(jī)電設(shè)備制造有限公司、湖南安廣檢驗(yàn)檢測有限公司、山東鑫博奧防腐設(shè)備有限公司、貴州省特種設(shè)備檢驗(yàn)檢測院、青島創(chuàng)合新材料有限公司、南通貝思特石墨設(shè)備有限公司、寧夏特種設(shè)備檢驗(yàn)檢測院、四川省特種設(shè)備檢驗(yàn)研究院、重慶市特種設(shè)備檢測研究院、上海藍(lán)濱石化設(shè)備有限責(zé)任公司、天華化工機(jī)械及自動(dòng)化研究設(shè)計(jì)院有限公司。1GB/T43891—2024非金屬化工設(shè)備不透性石墨換熱器傳熱系數(shù)和流阻性能測試方法1范圍本文件描述了不透性石墨換熱器在液-液無相變、汽-液冷凝和液-汽蒸發(fā)工況下傳熱系數(shù)和流阻性能測試的方法。本文件適用于以水、蒸汽和導(dǎo)熱油為試驗(yàn)介質(zhì)的不透性石墨列管式換熱器、不透性石墨圓塊孔式換熱器及不透性石墨矩形塊孔式換熱器傳熱系數(shù)和流阻性能的測試。碳化硅列管式換熱器和碳化硅圓塊孔式換熱器的傳熱系數(shù)和流阻性能可參照本文件進(jìn)行測試。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(duì)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/T151熱交換器GB/T27418測量不確定度評(píng)定和表示GB/T27698.1熱交換器及傳熱元件性能測試方法第1部分:通用要求3術(shù)語和定義GB/T151、GB/T27418和GB/T27698.1界定的以及下列術(shù)語和定義適用于本文件。平均換熱面積averageheattransferarea不透性石墨塊孔式換熱器縱向孔換熱面積與橫向孔換熱面積的算術(shù)平均值。3.2剩余體積residualvolume不透性石墨塊孔式換熱器換熱塊的總體積減去換熱孔體積后剩余的體積。3.3當(dāng)量壁厚equivalentthickness不透性石墨塊孔式換熱器剩余體積與平均換熱面積之比。4符號(hào)下列符號(hào)適用于本文件。A:待測換熱器換熱面積,單位為平方米(m2)。cp,c:待測換熱器冷流體定壓比熱容,單位為焦耳每千克開爾文[J/(kg·K)]。cp,h:待測換熱器熱流體定壓比熱容,單位為焦耳每千克開爾文[J/(kg·K)]。cp,pre:預(yù)冷器冷流體定壓比熱容,單位為焦耳每千克開爾文[J/(kg·K)]。2GB/T43891—2024dp:測壓(差)孔內(nèi)徑,單位為毫米(mm)。Euc:冷流體歐拉數(shù),無因次量。Euh:熱流體歐拉數(shù),無因次量。F:溫差矯正系數(shù),無因次量。hc:冷凝側(cè)傳熱系數(shù),單位為瓦每平方米開爾文[W/(m2·K)]。hfg,s:蒸汽汽化潛熱,單位為焦耳每千克(J/kg)。hV:蒸發(fā)側(cè)傳熱系數(shù),單位為瓦每平方米開爾文[W/(m2·K)]。K:總傳熱系數(shù),單位為瓦每平方米開爾文[W/(m2·K)]。LT:溫度測量儀表安裝位置與待測換熱器進(jìn)、出口法蘭密封面的距離,單位為毫米(mm)。Lp:引壓管的直管段長度,單位為毫米(mm)。Nuc:冷流體努塞爾數(shù),無因次量。Nuh:熱流體努塞爾數(shù),無因次量,Prc:冷流體普朗特?cái)?shù),無因次量。Prh:熱流體普朗特?cái)?shù),無因次量。pc,l:液-液無相變工況時(shí)冷流體進(jìn)口壓力;液-汽蒸發(fā)工況時(shí)蒸發(fā)側(cè)進(jìn)口壓力,單位為帕(Pa)。pc,o:液-液無相變工況時(shí)冷流體出口壓力;液-汽蒸發(fā)工況時(shí)蒸發(fā)側(cè)出口壓力,單位為帕(Pa)。ph,l:液-液無相變工況時(shí)熱流體進(jìn)口壓力;汽-液冷凝工況時(shí)冷凝側(cè)進(jìn)口壓力,單位為帕(Pa)。ph,o:液-液無相變工況時(shí)熱流體出口壓力;汽-液冷凝工況時(shí)冷凝側(cè)出口壓力,單位為帕(Pa)。Qc:待測換熱器冷流體換熱量,單位為瓦(W)。Qcon:待測換熱器冷凝液換熱量,單位為瓦(W)。Qcon,pre:預(yù)熱器冷凝液換熱量,單位為瓦(W)。Qc,pre:預(yù)冷器冷流體換熱量,單位為瓦(W)。Qh:待測換熱器熱流體換熱量,單位為瓦(W)。qm,c:待測換熱器冷流體質(zhì)量流量,單位為千克每秒(kg/s)。qm,s:蒸汽質(zhì)量流量,單位為千克每秒(kg/s)。qm,con:待測換熱器冷凝液質(zhì)量流量,單位為千克每秒(kg/s)。qm,pre:預(yù)熱器冷凝液質(zhì)量流量,單位為千克每秒(kg/s)。qv,c:待測換熱器冷流體體積流量,單位為立方米每秒(m3/s)。qv,h:待測換熱器熱流體體積流量,單位為立方米每秒(m3/s)。qv,pre:預(yù)冷器冷流體體積流量,單位為立方米每秒(m3/s)。Rec:冷流體雷諾數(shù),無因次量。Reh:熱流體雷諾數(shù),無因次量,Rel:液相雷諾數(shù),無因次量。Tc,l:待測換熱器冷流體進(jìn)口溫度,單位為攝氏度(℃)。Tc,o:待測換熱器冷流體出口溫度,單位為攝氏度(℃)。Th,l:待測換熱器熱流體進(jìn)口溫度,單位為攝氏度(℃)。Th,o:待測換熱器熱流體出口溫度,單位為攝氏度(℃)。Tprec,l:預(yù)冷器冷流體進(jìn)口溫度,單位為攝氏度(℃)。Tprec,o:預(yù)冷器冷流體出口溫度,單位為攝氏度(℃)。Tpreh,l:預(yù)熱器冷流體進(jìn)口溫度,單位為攝氏度(℃)。Tpreh,o:預(yù)熱器冷流體出口溫度,單位為攝氏度(℃)。Ts:蒸汽溫度,單位為攝氏度(℃)。Tv:待測換熱器蒸發(fā)側(cè)汽化溫度,單位為攝氏度(℃)。3GB/T43891—2024uc:待測換熱器冷流體流速,單位為米每秒(m/s)。uh:待測換熱器熱流體流速,單位為米每秒(m/s)。Xtt:馬丁尼利數(shù),無因次量。xi:進(jìn)口干度,無因次量。xm:平均干度,無因次量。xo:出口干度,無因次量。Δpc:冷側(cè)流阻性能,單位為帕(Pa)。Δpc,dp:冷流體進(jìn)、出口壓差,單位為帕(Pa)。Δpc,l:冷側(cè)接管壓力降,單位為帕(Pa)。Δph:熱側(cè)流阻性能,單位為帕(Pa)。Δph,dp:熱流體進(jìn)、出口壓差,單位為帕(Pa)。Δph,l:熱側(cè)接管壓力降,單位為帕(Pa)。ΔQ:熱平衡相對(duì)誤差,無因次量。ΔT1:待測換熱器進(jìn)口端冷側(cè)、熱側(cè)流體溫度差,單位為開爾文(K)。ΔT2:待測換熱器出口端冷側(cè)、熱側(cè)流體溫度差,單位為開爾文(K)。ΔTm:對(duì)數(shù)平均溫差,單位為開爾文(K)。ΔTm,e:有效對(duì)數(shù)平均溫差,單位為開爾文(K)。ζc:冷側(cè)接管局部阻力系數(shù),無因次量。ζh:熱側(cè)接管局部阻力系數(shù),無因次量。ηc:冷流體動(dòng)力黏度,單位為帕秒(Pa·s)。ηh:熱流體動(dòng)力黏度,單位為帕秒(Pa·s)。λc:冷流體導(dǎo)熱系數(shù),單位為瓦每米開爾文[W/(m·K)]。λh:熱流體導(dǎo)熱系數(shù),單位為瓦每米開爾文[W/(m·K)]。ρc:待測換熱器冷流體密度,單位為千克每立方米(kg/m3)。ρh:待測換熱器熱流體密度,單位為千克每立方米(kg/m3)。ρpre:預(yù)冷器冷流體密度,單位為千克每立方米(kg/m3)。5測試系統(tǒng)5.1液-液無相變工況測試系統(tǒng)5.1.1液-液無相變工況測試系統(tǒng)應(yīng)符合圖1的規(guī)定。4GB/T43891—2024標(biāo)引序號(hào)說明:1—冷卻塔;6—過冷器;d—冷卻水進(jìn)口;2—冷卻器;a—溫度測量孔;e—冷凝液排放口;3—待測換熱器;b—壓力(差)測量孔;f—冷卻水出口;4—加熱器;c—蒸汽進(jìn)口;g—冷凝液排放口。5—分離器;圖1液-液無相變測試系統(tǒng)5.1.2測試系統(tǒng)中主要設(shè)備的作用如下:a)冷卻塔:冷卻從冷卻器流出的流體至室溫;b)冷卻器:冷卻進(jìn)入待測換熱器的冷流體至設(shè)定溫度;c)加熱器:加熱進(jìn)入待測換熱器的熱流體至設(shè)定溫度;d)分離器:分離蒸汽中的冷凝液;e)過冷器:冷卻加熱器排出的冷凝液。5.2汽-液冷凝工況測試系統(tǒng)5.2.1汽-液冷凝工況測試系統(tǒng)應(yīng)符合圖2的規(guī)定。5GB/T43891—2024標(biāo)引序號(hào)說明:1—預(yù)冷器用冷卻塔;7—待測換熱器;d—冷卻水進(jìn)口;2—預(yù)冷器用冷卻器;8—待測換熱器用冷卻器;e—冷凝液計(jì)量口;3—預(yù)冷器;9—待測換熱器用冷卻塔;f—冷卻水出口;4—預(yù)冷器用分離器;a—溫度測量孔;g—冷凝液排放口。5—過冷器;b—壓力(差)測量孔;6—待測換熱器用分離器;c—蒸汽進(jìn)口;圖2汽-液冷凝測試系統(tǒng)5.2.2測試系統(tǒng)中主要設(shè)備的作用如下:a)預(yù)冷器用冷卻塔:冷卻從預(yù)冷器用冷卻器流出的流體至室溫;b)預(yù)冷器用冷卻器:冷卻從預(yù)冷器流出的流體至設(shè)定溫度;c)預(yù)冷器:冷凝進(jìn)入待測換熱器冷凝側(cè)的流體至設(shè)定干度;d)預(yù)冷器用分離器:分離蒸汽中的冷凝液;e)過冷器:冷卻待測換熱器用分離器排出的冷凝液;f)待測換熱器用分離器:分離待測換熱器冷凝側(cè)流體中的冷凝液;g)待測換熱器用冷卻器:冷卻進(jìn)入待測換熱器的冷流體至設(shè)定溫度;h)待測換熱器用冷卻塔:冷卻從待測換熱器用冷卻器流出的冷流體至室溫。6GB/T43891—20245.3液-汽蒸發(fā)工況測試系統(tǒng)5.3.1液-汽蒸發(fā)工況測試系統(tǒng)應(yīng)符合圖3的規(guī)定。標(biāo)引序號(hào)說明:1—冷卻塔;7—預(yù)熱器蒸汽分離器;c—蒸汽進(jìn)口;2—冷卻器;8—預(yù)熱器用過冷器;d—冷卻水進(jìn)口;3—待測換熱器;9—預(yù)熱器用分離器;e—冷凝液計(jì)量口;4—待測換熱器用分離器;10—預(yù)熱器;f—冷卻水出口;5—待測換熱器用過冷器;a—溫度測量孔;g—冷凝液排放口。6—待測換熱器蒸汽分離器;b—壓力(差)測量孔;圖3液-汽蒸發(fā)測試系統(tǒng)5.3.2測試系統(tǒng)中主要設(shè)備的作用如下:a)冷卻塔:冷卻從冷卻器流出的流體至室溫;b)冷卻器:冷卻進(jìn)入預(yù)熱器的冷流體至設(shè)定溫度;c)待測換熱器用分離器:分離待測換熱器冷凝側(cè)流體中的冷凝液;d)待測換熱器用過冷器:冷卻待測換熱器用分離器排出的冷凝液;e)待測換熱器蒸汽分離器:分離進(jìn)入待測換熱器蒸汽中的冷凝液;f)預(yù)熱器蒸汽分離器:分離進(jìn)入預(yù)熱器蒸汽中的冷凝液;g)預(yù)熱器用過冷器:冷卻預(yù)熱器用分離器排出的冷凝液;h)預(yù)熱器用分離器:分離預(yù)熱器冷凝側(cè)流體中的冷凝液;i)預(yù)熱器:加熱進(jìn)入待測換熱器蒸發(fā)側(cè)流體至設(shè)定干度。5.4測試系統(tǒng)安全和保溫5.4.1各測試系統(tǒng)中的壓力容器、壓力管道及管件應(yīng)符合相應(yīng)技術(shù)法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)的要求。5.4.2待測換熱器管程、殼程進(jìn)口管路應(yīng)安裝安全閥,安全閥應(yīng)符合相應(yīng)技術(shù)法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)的要求。5.4.3測試系統(tǒng)中輸送流體的管道及管件和待測換熱器應(yīng)采取保溫措施。7GB/T43891—20246測量儀表及其安裝6.1流量測量儀表及其安裝6.1.1液體流量測量儀表宜選用孔板流量計(jì)、渦輪流量計(jì)或電磁流量計(jì),蒸汽流量測量儀表宜選用渦街流量計(jì)。流量測量儀表量程應(yīng)滿足測試要求,準(zhǔn)確度等級(jí)應(yīng)不低于0.5級(jí)。6.1.2流量測量儀表前、后直管段長度應(yīng)滿足GB/T27698.1及儀表使用說明書的要求。6.1.3流量測量儀表安裝位置應(yīng)靠近待測換熱器。流量測量點(diǎn)至待測換熱器間不應(yīng)存在測試流體泄漏和分流。6.1.4冷凝液質(zhì)量流量的測量宜采用稱重法,宜選用電子稱重儀表,準(zhǔn)確度等級(jí)應(yīng)為GB/T7724規(guī)定的高準(zhǔn)確度及以上。6.1.5流量測量儀表應(yīng)在檢定或校準(zhǔn)有效期內(nèi)使用。6.2溫度測量儀表及其安裝6.2.1溫度測量儀表宜選用熱電偶或鉑熱電阻,允差值為0.5℃,其量程應(yīng)滿足測試要求。6.2.2熱電偶或鉑熱電阻的安裝方向及插入深度應(yīng)符合GB/T27698.1的要求。6.2.3溫度測量儀表安裝位置與待測換熱器進(jìn)出口法蘭密封面的距離LT(見圖4)應(yīng)不大于150mm。6.2.4溫度測量儀表應(yīng)在檢定或校準(zhǔn)有效期內(nèi)使用。6.3壓力(差)測量儀表及其安裝6.3.1壓力(差)測量儀表宜選用壓力(差)傳感器,其量程應(yīng)滿足測試要求,準(zhǔn)確度等級(jí)應(yīng)不低于0.2級(jí)。6.3.2壓力(差)測量孔應(yīng)靠近待測換熱器,壓力(差)測量儀表安裝位置前后直管段長度應(yīng)滿足GB/T27698.1的要求。6.3.3壓力(差)測量孔應(yīng)與管壁垂直,其內(nèi)徑dp應(yīng)為2mm~4mm,引壓管直管段長度Lp(見圖4)應(yīng)大于或等于2dp。6.3.4壓力(差)測量儀表的安裝高度應(yīng)保持一致。6.3.5壓力(差)測量儀表應(yīng)在檢定或校準(zhǔn)有效期內(nèi)使用。8GB/T43891—2024標(biāo)引序號(hào)說明:1—待測換熱器;a—溫度測量孔;b—壓力(差)測量孔;c—試驗(yàn)介質(zhì)進(jìn)口;d—試驗(yàn)介質(zhì)出口。圖4溫度、壓力(差)測量儀表安裝示意圖7待測換熱器結(jié)構(gòu)參數(shù)7.1對(duì)于不透性石墨列管式換熱器,委托單位應(yīng)提供待測換熱器的下列參數(shù):a)不透性石墨管內(nèi)徑、外徑、有效長度及數(shù)量,b)不透性石墨管排列方式,c)不透性石墨管中心距,d)管程數(shù),e)殼體內(nèi)徑,f)布管限定圓直徑,g)折流板缺口高度、間距及厚度,h)不透性石墨材料導(dǎo)熱系數(shù)。注:不透性石墨管的有效長度是指不透性石墨管管長減去粘接長度、輔助管板厚度及折流板厚度后的長度。7.2對(duì)于不透性石墨塊孔式換熱器,委托單位應(yīng)提供待測換熱器的下列參數(shù):a)不透性石墨塊橫向孔直徑、長度及數(shù)量,9GB/T43891—2024b)殼程數(shù),c)不透性石墨塊縱向孔直徑、長度及數(shù)量,d)管程數(shù),e)不透性石墨材料導(dǎo)熱系數(shù),f)不透性石墨塊剩余體積、當(dāng)量壁厚。注:橫向孔長度是指橫向孔中心線的長度。7.3測試單位應(yīng)對(duì)委托單位提供的待測換熱器結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行確認(rèn)。8測試方法8.1液-液無相變測試工況8.1.1測量參數(shù)對(duì)于液—液無相變測試工況,應(yīng)測量并記錄下列參數(shù):a)待測換熱器冷流體體積流量qv,c和熱流體體積流量qv,h,b)待測換熱器冷流體進(jìn)口溫度Tc,i、出口溫度Tc,o和熱流體進(jìn)口溫度Th,i、出口溫度Th,o,c)待測換熱器冷流體進(jìn)口壓力pc,i、出口壓力pc,o(或者進(jìn)、出口壓差Δpc,dp)和熱流體進(jìn)口壓力ph,i、出口壓力ph,o(或者進(jìn)、出口壓差Δph,dp)。8.1.2測試流程8.1.2.1測試前,應(yīng)確保測試系統(tǒng)中各測試設(shè)備、管線以及測量儀表連接可靠,安全閥整定壓力低于待測換熱器設(shè)計(jì)壓力。8.1.2.2測試時(shí),應(yīng)確保待測換熱器中完全充滿測試流體,并排盡壓力(差)測量儀表引壓管內(nèi)的空氣。8.1.2.3設(shè)定待測換熱器熱流體流速uh不變,調(diào)整待測換熱器冷流體流速uc:a)設(shè)定待測換熱器熱流體流速uh、冷流體流速uc,宜設(shè)定為1.0m/s;b)設(shè)定待測換熱器熱流體進(jìn)口溫度Th,i為60℃±1℃,冷流體進(jìn)口溫度Tc,i為30℃±2℃;c)在a)和b)規(guī)定的測試工況下穩(wěn)定運(yùn)行至少5min后,當(dāng)冷、熱流體的熱平衡相對(duì)誤差ΔQ不大于±5%時(shí),按照8.1.1的要求采集數(shù)據(jù),至少采集3組數(shù)據(jù),每組數(shù)據(jù)采集應(yīng)同時(shí)進(jìn)行;d)調(diào)整待測換熱器冷流體流速uc,調(diào)整范圍為0.5m/s~1.5m/s,調(diào)整次數(shù)不少于6次,每次調(diào)整后,按照b)和c)的規(guī)定進(jìn)行測試和數(shù)據(jù)采集。8.1.2.4等幅度調(diào)整待測換熱器熱流體流速uh、冷流體流速uc:a)設(shè)定待測換熱器熱流體流速uh、冷流體流速uc,宜設(shè)定為1.0m/s;b)設(shè)定待測換熱器熱流體進(jìn)口溫度Th,i為60℃±1℃,冷流體進(jìn)口溫度Tc,i為30℃±2℃;c)在a)和b)規(guī)定的測試工況穩(wěn)定運(yùn)行至少5min后,當(dāng)冷、熱流體的熱平衡相對(duì)誤差ΔQ不大于±5%時(shí),按照8.1.1的要求采集數(shù)據(jù),至少采集3組數(shù)據(jù),每組數(shù)據(jù)采集應(yīng)同時(shí)進(jìn)行;d)等幅度調(diào)整待測換熱器熱流體流速uh、冷流體流速uc,調(diào)整范圍為0.5m/s~1.5m/s,調(diào)整次數(shù)不少于6次,每次調(diào)整后,按照b)和c)的規(guī)定進(jìn)行測試和采集數(shù)據(jù)。8.1.2.5測試流程可根據(jù)用戶要求或設(shè)備特征進(jìn)行調(diào)整。8.2汽-液冷凝測試工況8.2.1測量參數(shù)對(duì)于汽-液冷凝測試工況,應(yīng)測量并記錄下列參數(shù):a)蒸汽質(zhì)量流量qm,s、預(yù)冷器冷流體體積流量qv,pre、待測換熱器冷流體體積流量qv,c以及待測換10GB/T43891—2024熱器冷凝液質(zhì)量流量qm,con,b)預(yù)冷器冷流體進(jìn)口溫度Tprec,i和出口溫度Tprec,o、待測換熱器冷流體進(jìn)口溫度Tc,i和出口溫度Tc,o、蒸汽溫度Ts,c)待測換熱器冷凝側(cè)(熱流體)進(jìn)口壓力ph,i、出口壓力ph,o或待測換熱器冷凝側(cè)進(jìn)、出口壓差Δph,dp。8.2.2測試流程8.2.2.1測試前,應(yīng)確保測試系統(tǒng)中各測試設(shè)備、管線以及測量儀表連接可靠,安全閥整定壓力低于待測換熱器設(shè)計(jì)壓力。8.2.2.2測試時(shí),應(yīng)確保待測換熱器中完全充滿測試流體,并排盡壓力(差)測量儀表引壓管內(nèi)的空氣。8.2.2.3設(shè)定待測換熱器冷凝側(cè)蒸汽質(zhì)量流量qm,s不變,按下列流程進(jìn)行測試和采集數(shù)據(jù):a)設(shè)定待測換熱器冷側(cè)流體流速uc,宜設(shè)定為1.5m/s,并在整個(gè)測試過程中保持不變;b)通過預(yù)冷器調(diào)整待測換熱器冷凝側(cè)流體進(jìn)口干度xi為0.5;c)在a)和b)規(guī)定的測試工況穩(wěn)定運(yùn)行至少5min后,當(dāng)冷、熱流體的熱平衡相對(duì)誤差ΔQ不大于±5%時(shí),按照8.2.1的要求進(jìn)行數(shù)據(jù)采集,至少采集3組數(shù)據(jù),每組數(shù)據(jù)采集應(yīng)同時(shí)進(jìn)行;d)調(diào)整待測換熱器冷凝側(cè)流體進(jìn)口干度xi,調(diào)整范圍為0.3~0.8,調(diào)整次數(shù)不少于6次。每次調(diào)整后,按照c)的規(guī)定進(jìn)行測試和采集數(shù)據(jù)。8.2.2.4調(diào)整待測換熱器冷凝側(cè)蒸汽質(zhì)量流量qm,s,按8.2.2.3中a)~d)規(guī)定進(jìn)行測試和采集數(shù)據(jù),總計(jì)調(diào)整次數(shù)不少于6次。8.2.2.5測試流程可根據(jù)用戶需求或設(shè)備特征進(jìn)行調(diào)整。8.3液-汽蒸發(fā)測試工況8.3.1測量參數(shù)對(duì)于液-汽蒸發(fā)測試工況,應(yīng)測量并記錄下列參數(shù):a)待測換熱器冷流體質(zhì)量流量qm,c、待測換熱器蒸汽質(zhì)量流量qm,s、預(yù)熱器冷凝液質(zhì)量流量qm,pre、待測換熱器冷凝液質(zhì)量流量qm,con,b)預(yù)熱器冷流體進(jìn)口溫度Tpreh,i、出口溫度Tpreh,o,c)待測換熱器蒸發(fā)側(cè)進(jìn)口壓力pc,i、出口壓力pc,o或待測換熱器蒸發(fā)側(cè)(冷流體)進(jìn)出口壓差Δpc,dp。8.3.2測試流程8.3.2.1測試前,應(yīng)確保測試裝置中各測試設(shè)備、管線以及測量儀表連接可靠,確保安全閥整定壓力低于換熱器設(shè)計(jì)壓力。8.3.2.2測試時(shí),應(yīng)確保待測換熱器中完全充滿測試流體,并排盡壓力(差)測量儀表引壓管內(nèi)的空氣。8.3.2.3設(shè)定待測換熱器蒸發(fā)側(cè)冷流體質(zhì)量流量qm,c不變,按下列流程進(jìn)行測試和采集數(shù)據(jù):a)設(shè)定待測換熱器冷凝側(cè)蒸汽質(zhì)量流量qm,s,并在整個(gè)測試過程中保持不變;b)通過預(yù)熱器調(diào)整待測換熱器蒸發(fā)側(cè)冷流體進(jìn)口干度xi至0.5;c)在a)和b)規(guī)定的測試工況穩(wěn)定運(yùn)行至少5min后,按照8.3.1的要求進(jìn)行數(shù)據(jù)采集,至少采集3組數(shù)據(jù),每組數(shù)據(jù)采集應(yīng)同時(shí)進(jìn)行;d)調(diào)整待測換熱器蒸發(fā)側(cè)冷流體進(jìn)口干度xi,調(diào)整范圍為0.3~0.8,調(diào)整次數(shù)不少于6次,每次調(diào)整后,按c)的規(guī)定進(jìn)行測試和采集數(shù)據(jù)。8.3.2.4調(diào)整待測換熱器蒸發(fā)側(cè)冷流體質(zhì)量流量qm,c,按8.3.2.3中a)~d)規(guī)定進(jìn)行測試和采集數(shù)11GB/T43891—2024據(jù),總計(jì)調(diào)整次數(shù)不少于6次。8.3.2.5測試流程可根據(jù)用戶需求或設(shè)備特征進(jìn)行調(diào)整。9結(jié)果計(jì)算9.1物性參數(shù)確定按照GB/T27698.1的規(guī)定確定測試流體的下列物性參數(shù):a)冷、熱流體的定壓比熱容cp,c、cp,h,c)冷、熱流體的動(dòng)力黏度ηc、ηh,d)冷、熱流體的導(dǎo)熱系數(shù)λc、λh,e)蒸汽汽化潛熱hfg,s。9.2總傳熱系數(shù)和流阻性能計(jì)算9.2.1液-液無相變測試工況下?lián)Q熱器總傳熱系數(shù)K按表1中的公式進(jìn)行計(jì)算。表1液-液無相變工況總傳熱系數(shù)K計(jì)算表序號(hào)名稱符號(hào)計(jì)算公式1待測換熱器冷流體換熱量QcQ=qv,c×ρc×cp,c×(Tc,o-Tc,i)2待測換熱器熱流體換熱量QhQ=qv,h×ρh×cp,h×(Th,i-Th,o)3熱平衡相對(duì)誤差ΔQΔQ=|(Qh-Qc)/Qc|×100%4對(duì)數(shù)平均溫差ΔTmΔTm=(ΔT1-ΔT2)/ln(ΔT1/ΔT2)5溫差矯正系數(shù)F按GB/T1516有效對(duì)數(shù)平均溫差ΔTm,eΔTm,e=F×ΔTm7總傳熱系數(shù)KK=(Qc+Qh)/(2A×ΔTm,e)當(dāng)待測換熱器為不透性石墨列管式換熱器時(shí),換熱面積A為按不透性石墨管外徑計(jì)算所得的有效換熱面積;當(dāng)待測換熱器為不透性石墨塊孔式換熱器時(shí),換熱面積A為不透性石墨塊孔式換熱器平均換熱面積Am9.2.2汽-液冷凝測試工況下?lián)Q熱器總傳熱系數(shù)K按表2中的公式進(jìn)行計(jì)算。表2汽-液冷凝工況總傳熱系數(shù)K計(jì)算表序號(hào)名稱符號(hào)計(jì)算公式1預(yù)冷器冷流體換熱量Qc,preQ=qv×ρ×cp×(T-T)2待測換熱器冷凝側(cè)入口干度xi3待測換熱器冷流體換熱量QcQ=qv,c×ρc×cp,c×(Tc,o-Tc,i)4待測換熱器冷凝液換熱量QconQ=qm×hfg,s5熱平衡相對(duì)誤差ΔQΔQ=|(Qcon-Qc)/Qc|×100%6待測換熱器冷凝側(cè)出口干度xoxo=xi-Qc/(qm,s×hfg,s)12GB/T43891—2024表2汽-液冷凝工況總傳熱系數(shù)K計(jì)算表(續(xù))序號(hào)名稱符號(hào)計(jì)算公式7待測換熱器冷凝側(cè)平均干度xmx=(xi+xo)/28對(duì)數(shù)平均溫差ΔTmΔT=(Tc,o-Tc,i)/ln[(Ts-Tc,i)/(Ts-Tc,o)]9有效對(duì)數(shù)平均溫差ΔTm,eΔTm,e=F×ΔTm10總傳熱系數(shù)KK=(Q+Qc)/(2A×ΔTm,e)當(dāng)待測換熱器為不透性石墨列管式換熱器時(shí),換熱面積A為按不透性石墨管外徑計(jì)算所得的有效換熱面積;當(dāng)待測換熱器為不透性石墨塊孔式換熱器時(shí),換熱面積A為不透性石墨塊孔式換熱器平均換熱面積Am9.2.3液-汽蒸發(fā)測試工況下?lián)Q熱器總傳熱系數(shù)K按表3中的公式進(jìn)行計(jì)算。表3液-汽蒸發(fā)工況總傳熱系數(shù)K計(jì)算表序號(hào)名稱符號(hào)計(jì)算公式1預(yù)熱器冷凝液換熱量Qcon,preQ2待測換熱器蒸發(fā)側(cè)入口干度xixi=[Q3待測換熱器冷凝液換熱量QconQ=qm×hfg,s4待測換熱器蒸發(fā)側(cè)出口干度xox5待測換熱器蒸發(fā)側(cè)平均干度xmx=(xi+xo)/26有效對(duì)數(shù)平均溫差ΔTm,eΔT=Ts-Tv7總傳熱系數(shù)KK=Q當(dāng)待測換熱器為不透性石墨列管式換熱器時(shí),換熱面積A為按不透性石墨管外徑計(jì)算所得的有效換熱面積;當(dāng)待測換熱器為不透性石墨塊孔式換熱器時(shí),換熱面積A為不透性石墨塊孔式換熱器平均換熱面積Am9.2.4待測換熱器冷側(cè)流阻性能Δpc、熱側(cè)流阻性能Δph按表4中的公式進(jìn)行計(jì)算。表4待測換熱器冷、熱側(cè)流阻性能計(jì)算表序號(hào)名稱符號(hào)計(jì)算公式1冷側(cè)連接管壓力降Δpc,lΔpc,l=Σζc×ρcuc2/22熱側(cè)連接管壓力降Δph,lΔp=Σζh×ρhuh2/23冷側(cè)流阻性能Δpc或Δpc=pc,i-pc,o-Δpc,l4熱側(cè)流阻性能Δph或Δph=ph,i-ph,o-Δph,l9.3不確定度計(jì)算液-液無相變測試工況下總傳熱系數(shù)K、冷側(cè)流阻性能Δpc以及熱側(cè)流阻性能Δph的不確定度計(jì)13GB/T43891—2024算參照附錄A執(zhí)行。9.4總傳熱系數(shù)和流阻性能測試曲線9.4.1對(duì)于液-液無相變測試工況,應(yīng)給出下列測試曲線:a)總傳熱系數(shù)K與冷流體流速uc、總傳熱系數(shù)K與熱流體流速uh的測試曲線;b)冷側(cè)流阻性能Δpc與冷流體流速uc、熱側(cè)流阻性能Δph與熱流體流速uh的測試曲線。9.4.2對(duì)于汽-液冷凝測試工況,應(yīng)給出下列測試曲線:a)總傳熱系數(shù)K與蒸汽質(zhì)量流量qm,s、總傳熱系數(shù)K與冷凝側(cè)流體平均干度xm的測試曲線;b)冷凝側(cè)壓力降Δph與蒸汽質(zhì)量流量qm,s、冷凝側(cè)壓力降Δph與冷凝側(cè)流體平均干度xm的測試曲線。9.4.3對(duì)于液-汽蒸發(fā)測試工況,應(yīng)給出下列測試曲線:a)總傳熱系數(shù)K與冷流體質(zhì)量流量qm,c、總傳熱系數(shù)K與蒸發(fā)側(cè)流體平均干度xm的測試曲線,b)蒸發(fā)側(cè)壓力降Δpc與冷流體質(zhì)量流量qm,c、蒸發(fā)側(cè)壓力降Δpc與蒸發(fā)側(cè)流體平均干度xm的測試曲線。9.5單側(cè)傳熱性能和流阻性能準(zhǔn)則關(guān)系式9.5.1對(duì)于液-液無相變測試工況,應(yīng)給出下列準(zhǔn)則關(guān)系式:a)可參照附錄B擬合出冷流體努塞爾數(shù)Nuc、雷諾數(shù)Rec和普朗特?cái)?shù)Prc間的準(zhǔn)則關(guān)系式;熱流體努塞爾數(shù)Nuh、雷諾數(shù)Reh和普朗特?cái)?shù)Prh間的準(zhǔn)則關(guān)系式;b)冷流體歐拉數(shù)Euc與雷諾數(shù)Rec的準(zhǔn)則關(guān)系式、熱流體歐拉數(shù)Euh與雷諾數(shù)Reh的準(zhǔn)則關(guān)系式。9.5.2對(duì)于汽-液冷凝測試工況,應(yīng)給出下列準(zhǔn)則關(guān)系式:a)冷凝側(cè)傳熱系數(shù)hc、冷凝側(cè)液相雷諾數(shù)Rel和馬丁利尼數(shù)Xtt間的準(zhǔn)則關(guān)系式,b)冷凝側(cè)壓力降Δph、冷凝側(cè)液相雷諾數(shù)Rel和馬丁利尼數(shù)Xtt間的準(zhǔn)則關(guān)系式。9.5.3對(duì)于液-汽蒸發(fā)測試工況,應(yīng)給出下列準(zhǔn)則關(guān)系式:a)蒸發(fā)側(cè)傳熱系數(shù)hv、蒸發(fā)側(cè)流體雷諾數(shù)Re和馬丁利尼數(shù)Xtt間的準(zhǔn)則關(guān)系式,b)蒸發(fā)側(cè)壓力降Δpc、蒸發(fā)側(cè)流體雷諾數(shù)Re和馬丁利尼數(shù)Xtt間的準(zhǔn)則關(guān)系式。10測試報(bào)告測試報(bào)告應(yīng)包括下列內(nèi)容:a)委托單位信息,b)待測換熱器制造單位信息,c)測試單位信息,d)測試項(xiàng)目和依據(jù),e)待測換熱器結(jié)構(gòu)參數(shù)與尺寸,f)測量儀表信息,g)測試結(jié)果,至少包括:測試流程圖、測試數(shù)據(jù)表、計(jì)算結(jié)果表、總傳熱系數(shù)和流阻性能測試曲線、單側(cè)傳熱系數(shù)和流阻性能擬合曲線。14GB/T43891—2024附錄A(資料性)液-液無相變測試工況測量結(jié)果不確定度計(jì)算A.1測量模型及不確定度來源分析A.1.1測量模型A.1.1.1總傳熱系數(shù)K按公式(A.1)計(jì)算。-Tc,o)/(Th,o-Tc,i)]……(A.1)A.1.1.2冷側(cè)流阻性能Δpc按公式(A.2)計(jì)算。Δpc=pc,i-pc,o-∑……(A.2)式中:Ac—待測換熱器冷側(cè)流道截面積,單位為平方米(m2)。A.1.1.3熱側(cè)流阻性能Δph按公式(A.3)計(jì)算。Δph=ph,i-ph,o-∑ζh……(A.3)式中:Ah—為待測換熱器熱側(cè)流道截面積,單位為平方米(m2)。A.1.2不確定度來源分析A.1.2.1總傳熱系數(shù)K的不確定度來源包括實(shí)際測量參數(shù)qv,c、qv,h、Tc,o、Tc,i、Th,o以及Th,i,非測量p,c、cp,h、A及F。A.1.2.2冷側(cè)流阻性能Δpc的不確定度來源包括實(shí)際測量參數(shù)pc,i、pc,o及qv,c,非測量參數(shù)ζc及Ac。A.1.2.3熱側(cè)流阻性能Δph的不確定度來源包括實(shí)際測量參數(shù)ph,i、ph,o及qv,h,非測量參數(shù)ζh及Ah。注:本文件僅考慮實(shí)際測量參數(shù)導(dǎo)致的不確定度。A.2標(biāo)準(zhǔn)不確定度評(píng)定A.2.1不確定度每個(gè)分量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度評(píng)定采用GB/T27418中的B類評(píng)定方法。A.2.2不確定度每個(gè)分量的B類標(biāo)準(zhǔn)不確定度ub可按公式(A.4)計(jì)算?！?A.4)式中:ub—B類不確定度;a—被測量值區(qū)間的半寬度;k—為包含因子或置信因子。A.2.3區(qū)間半寬度a根據(jù)下列信息確定:a)當(dāng)測量儀表校準(zhǔn)證書中給出擴(kuò)展不確定度U時(shí),區(qū)間半寬度a等于U;b)當(dāng)測量儀表技術(shù)說明書中給出準(zhǔn)確度等級(jí)時(shí),區(qū)間半寬度a等于該準(zhǔn)確度等級(jí)的最大允許誤差。15GB/T43891—2024A.2.4包含因子或置信因子k可根據(jù)下列方法確定:a)當(dāng)區(qū)間半寬度a的取值等于U時(shí),k為包含因子;b)當(dāng)對(duì)被測量可能值落在區(qū)間內(nèi)的情況缺乏了解時(shí),假設(shè)被測量為均勻分布,k為置信因子,取值為3。A.3合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度計(jì)算A.3.1總傳熱系數(shù)K的合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度按公式(A.5)計(jì)算。uc(K)=2u2(qv,c)+2u2(qv,h)+i)2u2(Tc,i)+2u2(Tc,o)+i)2u2(Th,i)+2u2(Th,o)……(A.5)式中:-,T-Tc,i)][ρ-Ti),o-Tc,i)],i-Tc,o)/(Th,o-Tc,i)]+qv,cρccp,c(Tc,o-Tc,i)+qv,hρhcp,h(Th,i-Th,o)qv,cρccp,cln[(Th,i-Tc,o)/(Th,o-Tc,i)]-2AF(Th,o-Tc,i)[(Th,i-Tc,o)-(Th,o-Tc,i)]2AF[(Th,i-Tc,o)-(Th,o-Tc,i)]·,i-Tc,o)/(Th,o-Tc,i)]-+qv,cρccp,c(Tc,o-Tc,i)+qv,hρhcp,h(Th,i-Th,o)qv,cρccp,cln[(Th,i-Tc,o)/(Th,o-Tc,i)]+2AF(Th,i-Tc,o)[(Th,i-Tc,o)-(Th,o-Tc,i)]2AF[(Th,i-Tc,o)-(Th,o-Tc,i)],i-Tc,o)/(Th,o-Tc,i)]+ +,,,,,,qv,cρccp,c(Tc,o-Tc,i)+qv,hρhcp,h(Th,i-Th,o)qhcρhc +,,,,,,2AF(Th,i-Tc,o)[(Th,i-Tc,o)-(Th,o-Tc,i)]2AF[(Th,i-Tc,o)-(Th,o-Tc,i)]·,i-Tc,o)/(Th,o-Tc,i)]-qv,cρccp,c(Tc,o-Tc,i)+qv,hρhcp,h(Th,i-Th,o)qh,cρhch,cln[(Th,i-Tc,o)/(Th,o-Tc,i)]-2AF(Th,o-Tc,i)[(Th,i-Tc,o)-(Th,o-Tc,i)]2AF[(Th,i-Tc,o)-(Th,o-Tc,i)]A.3.2冷側(cè)流阻性能Δpc的合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度按公式(A.6)計(jì)算。2u2(qv,c)……(A.6)式中:1-1∑ζcA.3.3熱側(cè)流阻性能Δph的合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度按公式(A.7)計(jì)算。2u2(ph,i)+??,÷2u2(p2u2(qv,h)……(A.7)16GB/T43891—2024式中:A.4擴(kuò)展不確定度計(jì)算A.4.1總傳熱系數(shù)K的擴(kuò)展不確定度按公式(A.8)計(jì)算。U(K)=k·uc(K)……(A.8)A.4.2冷側(cè)流阻性能Δpc的擴(kuò)展不確定度按公式(A.9)計(jì)算。U(Δpc)=k·uc(Δpc)……(A.9)A.4.3熱側(cè)流阻性能Δph的擴(kuò)展不確定度按公式(A.10)計(jì)算。U(Δph)=k·uc(Δph)……(A.10)95%,當(dāng)k=3時(shí),由擴(kuò)展不確定度所確定的區(qū)間具有的包含概率約為99%。A.4.4包含因子k95%,當(dāng)k=3時(shí),由擴(kuò)展不確定度所確定的區(qū)間具有的包含概率約為99%。17GB/T43891—2024附錄B(資料性)液-液無相變測試工況傳熱準(zhǔn)則關(guān)系式擬合B