[发明专利]一种基于流动评定热交换器效能的方法

说明书

本发明涉及热交换器效能评定技术领域，具体涉及一种基于流动评定热交换器效能的方法，包括：获得标准工况下热交换器热流体侧的无因次RTD特征方差和冷流体侧的无因次RTD特征方差获取热交换器在热流体侧的的流动压降Δp_h和冷流体侧的流动压降Δp_c，确定热交换器的效能评定指标EEI，根据统计假设检验确定热交换器的效能数据所满足的概率分布函数F(EEI)。本发明的效能评定指标EEI仅与热交换器的结构特征有关，不受流速和材料特性等参数的影响，故该方法稳定性很好。通过该效能评定指标可统计某一同类型的热交换器在不同结构参数下所满足的概率分布规律，从而对该类型的热交换器进行效能划类并评定。

技术领域

本发明涉及热交换器效能评定技术领域，具体涉及一种基于流动评定热交换器效能的方法。

背景技术

热交换器广泛的应用于化工、炼油、冶金、制药等行业，是生产过程中不可或缺的关键设备。热交换器的功能是将工艺过程中热流体的能量传递给冷流体，根据工艺目标，一般以达到提高冷流体温度或降低热流体温度的效果。

热交换器的效能表示设备运行过程中表现的特定工艺性能与达到此性能需要的能耗之间的比值，效能水平的高低代表了热交换器的经济性，评估从而改进和提高热交换器的经济性是《中华人民共和国节约能源法》、《高耗能特种设备节能监督管理办法》、《固定式压力容器安全技术监察规程》等法律规程的要求之一。

热交换器的种类很多，常见热交换器类型有管壳式、套管式和板式等。目前热交换器的性能评定大多是直接根据总传热系数来评价热交换器性能的好坏，但不同类型热交换器总传热系数的测试和计算方法存在差异，且测试方法相对较难，离散度较大，普适性难以保证。这导致目前为止国内外均未见热交换器统一可靠的效能水平评定方法，仅有个别针对特定热交换器的评价方法，例如标准NB/T4700中有针对板式热交换器的效能评定方法，但该方法不能应用于其他类型的热交换器。

由于直接通过传热评价热交换器效能是困难的，可通过关注流体流动过程实现对热交换器性能的评价。流动过程是传热过程的基础，热交换器中流体的流动情况是影响热交换器性能的主要原因，因此对于流动过程的评定也能反应热交换器的性能。

停留时间分布Residence Time Distribution(RTD)是有效的流动研究手段，通过测试设备中流体的RTD特性能评估设备的性能。测量设备中流体RTD的方法简单便捷，只需在设备运行过程中于设备入口加入示踪剂，同时在设备出口监测示踪剂浓度的变化情况，就可获得设备中流体的RTD，因此该方法不受设备类型和结构的限制，具有普适性。长期以来RTD手段主要应用于化学反应器返混模式分析和反应速率的计算，但在热交换器等过程设备的研究中却少有应用。

故需要提出更为合理的技术方案，解决现有技术中存在的技术问题。

发明内容

至少为克服其中一种上述内容提到的缺陷，本发明提出一种基于流动评定热交换器效能的方法，根据热交换器中流体的RTD能定量描述设备中流体流动与理想情况的偏差，从而评估热交换器的性能。

为了实现上述目的，本发明公开的评定方法可采用如下技术方案：

一种基于流动评定热交换器效能的方法，包括：

获得标准工况下热交换器热流体侧的无因次RTD特征方差和冷流体侧的无因次RTD特征方差