(高清版)GBT 19700-2023 船用熱交換器熱工性能試驗(yàn)方法

代替GB/T19700—2005船用熱交換器熱工性能試驗(yàn)方法2023-03-17發(fā)布國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會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。本文件代替GB/T19700—2005《船用熱交換器熱工性能試驗(yàn)方法》,與GB/T19700—2005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)增加了試驗(yàn)工況流量穩(wěn)定性定量要求(見4.2b)];b)更改了試驗(yàn)介質(zhì)要求(見4.4,2005年版的3.7);c)更改了測量儀表精度要求(見4.5,2005年版的3.6);d)增加了試驗(yàn)室內(nèi)清潔、電磁干擾、接地等試驗(yàn)環(huán)境要求(見5.3、5.4);e)增加了溫度測量儀表的具體安裝要求(見7.1.1b)和7.1.1c)];f)更改了壓力、流量測量儀表的安裝要求(見7.1.le)、7.1.1f)、7.2.1d]、7.2.le)、7.3.1d)和g)更改了數(shù)據(jù)采集頻率(見7.1.2,2005年版的6.1.6);i)增加了性能曲線圖繪制要求(見8.5)。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。本文件由全國船用機(jī)械標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(SAC/TC137)提出并歸口。本文件起草單位：中國船舶集團(tuán)有限公司綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)研究院、南通中船機(jī)械制造有限公司、湖北迪峰換熱器股份有限公司、大冶斯瑞爾換熱器有限公司、臺州龍江化工機(jī)械科技有限公司、四平市巨元瀚洋板式換熱器有限公司、江蘇星洲船舶設(shè)備有限公司、青島儒海船舶工程有限公司、杭州沈氏節(jié)能科技股份有限公司。本文件于2005年3月首次發(fā)布，本次為第一次修訂。1船用熱交換器熱工性能試驗(yàn)方法1范圍本文件規(guī)定了船用熱交換器(以下簡稱熱交換器)熱工性能的試驗(yàn)系統(tǒng)、試驗(yàn)環(huán)境、試驗(yàn)項(xiàng)目、試驗(yàn)本文件適用于船用冷卻器、冷凝器、加熱器等各類熱交換器的熱工性能試驗(yàn)。換熱元件的熱工性能試驗(yàn)可參考使用。本文件不適用于有毒、易燃、易爆、強(qiáng)腐蝕性流體以及深冷液體為介質(zhì)的船用熱交換器。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/T151—2014熱交換器GB/T2497船用柴油機(jī)增壓空氣冷卻器GB11122—2006柴油機(jī)油GB/T18816船用熱交換器通用技術(shù)條件3術(shù)語和定義本文件沒有需要界定的術(shù)語和定義。4試驗(yàn)系統(tǒng)連接裝置，計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)等組成。4.2試驗(yàn)系統(tǒng)應(yīng)具有自動控制試驗(yàn)介質(zhì)溫度和流量的功能。當(dāng)介質(zhì)流量和溫度調(diào)整到規(guī)定工況，穩(wěn)定后進(jìn)行試驗(yàn)，測試過程各工況點(diǎn)溫度和流量的偏差規(guī)定如下：a)溫度偏差應(yīng)不超過±0.5℃;b)流量偏差應(yīng)不超過±1%。4.3所有的測量儀表(壓力表、壓差表、溫度計(jì)、流量計(jì)等)均應(yīng)經(jīng)有關(guān)計(jì)量部門檢驗(yàn)合格，且在有效期內(nèi)。4.4試驗(yàn)介質(zhì)選擇如下：a)油冷卻器采用GB11122—2006中質(zhì)量等級為CC級、黏度等級不低于30的柴油機(jī)油作為油冷卻器的統(tǒng)一試驗(yàn)介質(zhì)，水冷卻器的試驗(yàn)介質(zhì)為清潔淡水，氣體冷卻器的試驗(yàn)介質(zhì)為空氣，試驗(yàn)冷卻介質(zhì)均為清潔淡水；b)油加熱器采用GB11122—2006中質(zhì)量等級為CC級、黏度等級不低于30的柴油機(jī)油作為油加熱器的統(tǒng)一試驗(yàn)介質(zhì)，水加熱器的試驗(yàn)介質(zhì)為清潔淡水，試驗(yàn)加熱介質(zhì)可為過熱蒸汽(過熱2度宜不超過5℃)或?qū)嵊?；c)冷凝器采用過熱蒸汽(過熱度宜不超過5℃)作為冷凝器的統(tǒng)一試驗(yàn)介質(zhì)，試驗(yàn)冷卻介質(zhì)均為清潔淡水；d)若有其他要求，也可與用戶協(xié)商確定試驗(yàn)介質(zhì)。4.5溫度、壓力、流量測量儀表的精度應(yīng)分別符合表1～表3的要求。表1溫度測量儀表精度儀表名稱精度溫度計(jì)溫度變送器鉑熱電阻A級，允許誤差值/℃:±(0.15+0.002|t|)溫度變送器模塊表2壓力測量儀表精度儀表名稱精度%U型管壓差計(jì)其他壓差計(jì)或壓力表壓力變送器差壓變送器表3流量測量儀表精度流量油、水蒸汽空氣0.255試驗(yàn)環(huán)境5.1試驗(yàn)室內(nèi)的溫度應(yīng)控制在5℃~30℃。5.2試驗(yàn)室內(nèi)的相對濕度應(yīng)小于85%。5.3試驗(yàn)室內(nèi)無腐蝕性氣體，無電磁干擾，室內(nèi)清潔無塵。5.4試驗(yàn)場地接地效果良好。6試驗(yàn)項(xiàng)目試驗(yàn)項(xiàng)目如下：a)換熱量；3b)總傳熱系數(shù)；c)壓力損失。7試驗(yàn)程序7.1冷卻器b)溫度測量儀表的安裝應(yīng)保證測量點(diǎn)位于測管中心。當(dāng)管道公稱尺寸大于80mm時(shí)，按圖1安圖1直管段垂直安裝圖2直管段傾斜安裝圖3擴(kuò)管處安裝4圖4管道彎頭處安裝c)溫度測量儀表至試件進(jìn)出口管線應(yīng)隔熱。d)油溫、水溫采樣應(yīng)在冷卻器油、水進(jìn)出口外100mm處，此處的直管段長度應(yīng)不小于300mm。e)油壓、水壓采樣應(yīng)在溫度采樣處以外，且相距不小于100mm。其測點(diǎn)上游2倍管徑、下游5倍管徑處應(yīng)無任何擾動件(變徑、彎頭、閥門等);測壓孔應(yīng)向上，并與管內(nèi)壁面垂直。f)流量采樣應(yīng)在溫度、壓力采樣點(diǎn)前方(介質(zhì)先流經(jīng)流量計(jì)),且流量計(jì)應(yīng)安裝在直管段上，其上游直管段長度應(yīng)不小于10倍管徑，下游直管段長度應(yīng)不小于5倍管徑。7.1.2設(shè)計(jì)工況試驗(yàn)在設(shè)計(jì)工況下，穩(wěn)定運(yùn)行后，進(jìn)行至少3次溫度、壓力、流量等數(shù)據(jù)的測量。每次測試待穩(wěn)定5min后，且冷、熱流體的熱平衡相對誤差不超過士5%時(shí)，方可進(jìn)行同步數(shù)據(jù)采集，取所有采集數(shù)據(jù)的算術(shù)平均值作為該工況的試驗(yàn)測定值。在變流量和變溫度的測試工況下，穩(wěn)定運(yùn)行后，按以下測試要求進(jìn)行測試。a)變流量試驗(yàn)要求如下：1)固定一側(cè)(熱側(cè)或冷側(cè))流體的流速不變(管殼式熱交換器：流速為1.0m/s;板式熱交換器：流速為0.5m/s),另一側(cè)流體的流速在最大范圍內(nèi)變化(管殼式熱交換器：流速宜在0.5m/s到管內(nèi)液體允許最大流速的80%之間變化，變化間隔應(yīng)不小于0.2m/s;板式熱交換器：流速宜在0.1m/s～1.0m/s范圍內(nèi)變化，變化間隔應(yīng)不小于0.1m/s),變化流量側(cè)的測點(diǎn)數(shù)應(yīng)不少于6個(gè)；2)對于板式熱交換器，兩側(cè)流體的流速在0.1m/s～1.0m/s范圍內(nèi)均勻等流速變化，變化間隔應(yīng)不小于0.1m/s,測點(diǎn)數(shù)應(yīng)不少于6個(gè)。b)變溫度試驗(yàn)要求為：固定兩側(cè)(熱側(cè)和冷側(cè))流體在設(shè)計(jì)工況下的流速不變，冷側(cè)流體的溫度在15℃~32℃范圍內(nèi)變化，變化間隔宜不小于2℃,變化溫度側(cè)的測點(diǎn)數(shù)應(yīng)不少于6個(gè)。c)同一測點(diǎn)的數(shù)據(jù)待穩(wěn)定5min后，且冷、熱流體的熱平衡相對誤差不超過±5%時(shí)，方可進(jìn)行同步數(shù)據(jù)采集。d)每個(gè)測試點(diǎn)應(yīng)至少采集3組數(shù)據(jù)，取所有采集數(shù)據(jù)的算術(shù)平均值作為該測試工況的試驗(yàn)測5定值。注：測試工況也可根據(jù)用戶需求和設(shè)備特征協(xié)商確定。7.1.4空氣冷卻器熱工性能試驗(yàn)空氣冷卻器的熱工性能試驗(yàn)按GB/T2497要求進(jìn)行。7.2加熱器加熱器進(jìn)行熱工性能試驗(yàn)前的安裝要求如下。a)加熱器在試驗(yàn)臺上的安裝應(yīng)與產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)的安裝形式相一致，同時(shí)保證測試方便和便于觀察。b)溫度測量儀表的安裝和隔熱按7.1.1b)和7.1.1c)的規(guī)定。c)蒸汽溫度采樣應(yīng)在蒸汽進(jìn)口外200mm處，凝水溫度采樣應(yīng)在凝水出口外200mm處，此處的直管段長度應(yīng)不小于500mm。加熱器油溫、水溫的采樣應(yīng)在加熱器油、水進(jìn)出口外100mm處，此處的直管段長度應(yīng)不小于300mm。d)蒸汽壓力和油、水壓力采樣應(yīng)在溫度采樣處以外，且相距不小于100mm。其測點(diǎn)上游2倍管徑、下游5倍管徑處應(yīng)無任何擾動件(變徑、彎頭、閥門等);測壓孔應(yīng)向上，并與管內(nèi)壁面垂直；e)流量的采樣應(yīng)在溫度、壓力采樣點(diǎn)前方(介質(zhì)先流經(jīng)流量計(jì)),且流量計(jì)應(yīng)安裝在直管段上，其上游直管段長度應(yīng)不小于10倍管徑，下游直管段長度應(yīng)不小于5倍管徑。7.2.2設(shè)計(jì)工況試驗(yàn)試驗(yàn)方法按7.1.2的規(guī)定。7.2.3變工況試驗(yàn)在變流量和變溫度的測試工況下，穩(wěn)定運(yùn)行后，按以下測試要求進(jìn)行測試：a)變流量試驗(yàn)要求為：固定熱側(cè)流體在設(shè)計(jì)工況下的流速不變，冷側(cè)流體的流速在最大范圍內(nèi)變化(管殼式熱交換器：流速宜在0.5m/s到管內(nèi)液體允許最大流速的80%之間變化，變化間隔應(yīng)不小于0.2m/s;板式熱交換器：流速宜在0.1m/s～1.0m/s范圍內(nèi)變化，變化間隔應(yīng)不小于0.1m/s),測點(diǎn)數(shù)應(yīng)不少于6個(gè)；b)變溫度試驗(yàn)要求為：固定兩側(cè)(熱側(cè)和冷側(cè))流體在設(shè)計(jì)工況下的流速不變，冷側(cè)流體的溫度在15℃~32℃范圍內(nèi)變化，變化間隔宜不小于2℃,變化溫度側(cè)的測點(diǎn)數(shù)應(yīng)不少于6個(gè)；c)同一測點(diǎn)的數(shù)據(jù)待穩(wěn)定5min后，且冷、熱流體的熱平衡相對誤差不超過±5%時(shí)，方可進(jìn)行同步數(shù)據(jù)采集；d)每個(gè)測試點(diǎn)應(yīng)至少采集3組數(shù)據(jù)，取所有采集數(shù)據(jù)的算術(shù)平均值作為該測試工況的試驗(yàn)測定值。注：測試工況也可根據(jù)用戶需求和設(shè)備特征協(xié)商確定。7.3.1試驗(yàn)安裝冷凝器進(jìn)行熱工性能試驗(yàn)前的安裝要求如下。a)冷凝器在試驗(yàn)臺上的安裝應(yīng)與產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)的安裝形式相一致，同時(shí)保證測試方便和便于觀察。b)溫度測量儀表的安裝和隔熱按7.1.1b)和7.1.1c)的規(guī)定。c)蒸汽溫度采樣應(yīng)在蒸汽進(jìn)口外200mm處，凝水溫度采樣應(yīng)在凝水出口外200mm處，此處的6直管段長度應(yīng)不小于500mm。冷卻水溫的采樣應(yīng)在冷凝器冷卻水進(jìn)出口外100mm處，此處的直管段長度應(yīng)不小于300mm。d)蒸汽壓力、水壓力采樣應(yīng)在溫度采樣處以外，且相距不小于100mm。其測點(diǎn)上游2倍管徑、下游5倍管徑處無任何擾動件(變徑、彎頭、閥門等);測壓孔應(yīng)向上，并與管內(nèi)壁面垂直。e)流量的采樣應(yīng)在溫度、壓力采樣點(diǎn)前方(介質(zhì)先流經(jīng)流量計(jì)),且流量計(jì)應(yīng)安裝在直管段上，其上游直管段長度應(yīng)不小于10倍管徑，下游直管段長度應(yīng)不小于5倍管徑。7.3.2設(shè)計(jì)工況試驗(yàn)試驗(yàn)方法按7.1.2的規(guī)定。7.3.3變工況試驗(yàn)試驗(yàn)方法按7.2.3的規(guī)定。8數(shù)據(jù)處理8.1換熱量8.1.1冷卻器、加熱器換熱量按公式(1)計(jì)算：式中：Q——冷卻器、加熱器換熱量的數(shù)值，單位為千瓦(kW);G試驗(yàn)介質(zhì)流量的數(shù)值，單位為千克每小時(shí)(kg/h);△T——試驗(yàn)介質(zhì)進(jìn)出口溫差的數(shù)值，單位為攝氏度(℃);C——試驗(yàn)介質(zhì)定性溫度下的比熱數(shù)值，單位為千焦每千克攝氏度[kJ/(kg·℃)]。8.1.2冷凝器換熱量按公式(2)計(jì)算：式中：Q冷凝器換熱量的數(shù)值，單位為千瓦(kW);G——蒸汽流量的數(shù)值，單位為千克每小時(shí)(kg/h);△H——蒸汽進(jìn)出口比焓值差的數(shù)值，單位為千焦每千克(kJ/kg)。8.2總傳熱系數(shù)8.2.1熱交換器的總傳熱系數(shù)按公式(3)計(jì)算：K=1000Q/(A△TmF)式中：K——總傳熱系數(shù)的數(shù)值，單位為瓦每平方米攝氏度[W/(m2·℃)];Q——換熱量的數(shù)值，單位為千瓦(kW);A——換熱面積的數(shù)值，單位為平方米(m2);△Tm——平均溫差的數(shù)值，單位為攝氏度(℃);F——溫度校正系數(shù)。8.2.2換熱面積A按GB/T18816的要求計(jì)算。8.2.3溫度校正系數(shù)F按GB/T151—2014中附錄B的規(guī)定確定。78.3壓力損失使用U形管壓差計(jì)測量壓力損失時(shí)，壓力損失值按公式(4)計(jì)算；使用其他型式壓差計(jì)或壓力表測量壓力損失時(shí)，應(yīng)按其使用說明進(jìn)行換算?！鱌=10~pg△h……(4)式中：△P——試驗(yàn)介質(zhì)的壓力損失值，單位為千帕(kPa);p——U形管壓差計(jì)內(nèi)介質(zhì)的密度值，單位為千克每立方米(kg/m3);g——重力加速度的值，單位為米每二次方秒(m/s2);△h——U形管壓差計(jì)液面高度差的值，單位為毫米(mm)。8.4熱平衡相對誤差8.4.1冷卻器的熱平衡相對誤差按公式(5)計(jì)算：q=(Q.-Qn)/Q。×100……(5)q——熱平衡相對誤差數(shù)值，%;Q?！鋮s水吸熱量的數(shù)值，單位為千瓦(kW);Qh——試驗(yàn)介質(zhì)(油、空氣或水)放熱量的數(shù)值，單位為千瓦(kW)。8.4.2加熱器的熱平衡相對誤差按公式(6)計(jì)算：q=(Q.-Q)/Q×100 (6)式中：q——熱平衡相對誤差數(shù)值，%;Q。——試驗(yàn)介質(zhì)(油、空氣或水)吸熱量的數(shù)值，單位為千瓦(kW);Qh——加熱介質(zhì)(蒸汽和冷凝水)放熱量的數(shù)值，單位為千瓦(kW)。8.4.3冷凝器的熱平衡相對誤差按公式(7)計(jì)算：q——熱平衡相對誤差數(shù)值，%;Q?！鋮s水吸熱量的數(shù)值，單位為千瓦(kW);Qh——蒸汽放熱量的數(shù)值，單位為千瓦(kW)。8.5性能曲線圖8.5.1.1計(jì)算不同流速下的總傳熱系數(shù)，確定總傳熱系數(shù)與流速之間的變化關(guān)系曲線。8.5.1.2計(jì)算不同溫度下的總傳熱系數(shù)，確定總傳熱系數(shù)與溫度之間的變化關(guān)系曲線。8.5.2流體阻力性能計(jì)算不同流速下的壓力損失，確定壓力損失與流速之間的變化關(guān)系曲線。9試驗(yàn)報(bào)告9.1試驗(yàn)報(bào)告應(yīng)包括但不限于以下內(nèi)容：8b)承擔(dān)試驗(yàn)方；c)試驗(yàn)環(huán)境；d)試驗(yàn)儀器儀表；e)試驗(yàn)項(xiàng)目；f)試驗(yàn)方法；g)試驗(yàn)系統(tǒng)總圖；h)受試產(chǎn)品設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù)；i)試驗(yàn)記錄表；j)試驗(yàn)結(jié)果；k)試驗(yàn)日期；1)試驗(yàn)記錄人等。9.2試驗(yàn)結(jié)果宜包含8.5所述的性能曲線圖。9.3試驗(yàn)記錄表參照附錄A填寫。9.4