本實用新型涉及換熱器能效技術領域，具體涉及一種換熱器能效檢測設備。

背景技術：

換熱器作為國民經(jīng)濟發(fā)展中重要的熱能轉換裝置，是一種在不同溫度的兩種或兩種以上流體間實現(xiàn)物料之間熱量傳遞的節(jié)能設備，其主要功能是使熱量由較高的流體傳遞給溫度較低的流體，使流體溫度達到工藝流程規(guī)定的指標，以滿足工業(yè)過程工藝條件的需要，同時提高工業(yè)過程的能源利用率。其中，工業(yè)常用換熱器分為板式換熱器和管殼式換熱器。

換熱器不僅是保證工藝流程和條件所普遍使用的設備，也是開發(fā)利用工業(yè)二次能源、實現(xiàn)熱回收和節(jié)約能源的主要設備，因此在工業(yè)生產(chǎn)中十分常見，廣泛應用于國民經(jīng)濟的各部門，涉及的行業(yè)包括動力、化工、石油、冶金、核能、航天航空、食品、紡織、供暖、制冷等。基于各行業(yè)對換熱器穩(wěn)定的需求增長，我國換熱器行業(yè)在未來一段時期內將保持穩(wěn)定增長，預計2015年至2020年期間，我國換熱器產(chǎn)業(yè)將保持年均10-15％左右的速度增長。目前，全國換熱器市場呈現(xiàn)出供不應求的市場狀態(tài)，換熱設備產(chǎn)業(yè)正處在黃金增長期，到2020年我國換熱器行業(yè)規(guī)模有望達到1500億元。

隨著我國工業(yè)的不斷發(fā)展，對能源利用、開發(fā)和節(jié)約的要求不斷提高，因而對換熱器的要求也不斷加強，對換熱器的換熱能力，即熱工性能的重視日益提高，對其能效的綜合評定也提上了日程。在國務院印發(fā)的《＂十二五＂國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》中指出圍繞應用面廣、節(jié)能潛力大的工業(yè)領域，實施重大技術裝備產(chǎn)業(yè)化示范工程。到2015年，高效節(jié)能技術與裝備市場占有率提高到30％左右，創(chuàng)新能力和裝備開發(fā)能力接近國際先進水平?！豆?jié)能減排＂十二五＂規(guī)劃》中更是明確指出，推動能效水平提高首先要加強工業(yè)節(jié)能。堅持走新型工業(yè)化道路，通過明確目標任務、加強行業(yè)指導、推動技術進步、強化監(jiān)督管理，推進工業(yè)重點行業(yè)節(jié)能。因此對工業(yè)重要設備換熱器進行能效評定方法的研究顯得尤為重要，能效評定不是換熱器換熱系數(shù)高低的直接比較，也不是換熱能力與流動阻力的綜合評價，而是對換熱器能源利用的技術性和經(jīng)濟性進行評定，給出能效等級，對工業(yè)生產(chǎn)和推廣使用節(jié)能型換熱器具有十分重要的指導意義和實踐作用。

換熱器能效評定是在不降低產(chǎn)品的其他特性，如性能、質量、安全和整體價格的前提下，評價產(chǎn)品能源性能的過程。能效標識是附在用能產(chǎn)品上的一種信息標簽，用于表示產(chǎn)品的能源特性，如耗電量、能源效率或能源成本形式，為使用者提供必要的信息。本實用新型的發(fā)明人經(jīng)過調研發(fā)現(xiàn)，目前我國已對幾十種涉及能源利用的產(chǎn)品開展了能效評價體系并頒布了相應的標準，然而對換熱器能效評定的工作還處在研究討論中，現(xiàn)有檢測設備中也沒有能夠集中檢測計算在用換熱器實際能效的設備，因此著手研制換熱器能效檢測設備顯得十分必要。

技術實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術中存在的技術問題，本實用新型提供一種換熱器能效檢測設備，該裝置可實現(xiàn)流量、溫度、差壓等基礎數(shù)據(jù)的采集，并實時計算顯示換熱器的總傳熱系數(shù)等熱工性能和阻力特性，以用于快速判定換熱器能效值的高低，依此推斷換熱器傳熱能力好壞的程度，作為換熱器是否需要進行檢修或拆開去除內部污垢等維護工作的一個判斷依據(jù)。

為了解決上述技術問題，本實用新型采用了如下的技術方案：

一種換熱器能效檢測設備，所述換熱器包括熱介質管路和冷介質管路，所述熱介質管路包括連通設置的熱介質進口管路和熱介質出口管路，所述冷介質管路包括連通設置的冷介質進口管路和冷介質出口管路，所述檢測設備包括流量檢測裝置、溫度檢測裝置、差壓檢測裝置和主機數(shù)據(jù)處理裝置，所述流量檢測裝置適于對熱介質進口管路和冷介質進口管路中的介質流量進行檢測，所述溫度檢測裝置適于對熱介質進口管路、熱介質出口管路、冷介質進口管路和冷介質出口管路中的介質溫度進行檢測，所述差壓檢測裝置適于對熱介質進口管路與熱介質出口管路之間、冷介質進口管路與冷介質出口管路之間的介質差壓進行檢測，所述主機數(shù)據(jù)處理裝置與流量檢測裝置、溫度檢測裝置、差壓檢測裝置分別連接，并適于對檢測的介質流量、介質溫度和介質差壓信號進行處理轉換和計算顯示。

進一步，所述流量檢測裝置包括超聲波流量傳感器和流量數(shù)據(jù)傳輸線，所述超聲波流量傳感器分別設置在熱介質進口管路和冷介質進口管路上，所述流量數(shù)據(jù)傳輸線的一端與超聲波流量傳感器連接，另一端與主機數(shù)據(jù)處理裝置連接。

進一步，所述超聲波流量傳感器為接觸式或外夾式超聲波流量傳感器。

進一步，所述接觸式超聲波流量傳感器通過粘接或焊接的方式安裝在管路的開口上，所述外夾式超聲波流量傳感器通過綁帶固定在管路上，且與管壁面間之間涂有耦合劑。

進一步，所述溫度檢測裝置包括貼片式溫度傳感器和溫度數(shù)據(jù)傳輸線，所述貼片式溫度傳感器分別設置在熱介質進口管路、熱介質出口管路、冷介質進口管路和冷介質出口管路上，所述溫度數(shù)據(jù)傳輸線的一端與貼片式溫度傳感器連接，另一端與主機數(shù)據(jù)處理裝置連接。

進一步，所述貼片式溫度傳感器采用鉑熱電阻感溫元件和具有優(yōu)良導熱性能的純銅材質彎折而成具有設定弧度的貼片組合構成。

進一步，所述熱介質進口管路、熱介質出口管路、冷介質進口管路和冷介質出口管路的管壁面沿周向均勻布置四個貼片式溫度傳感器。

進一步，所述差壓檢測裝置包括第一連接管、開關閥、塑料導通管、第二連接管、三通閥和差壓傳感器，所述第一連接管的一端分別與熱介質進口管路、熱介質出口管路、冷介質進口管路和冷介質出口管路中的介質連通，所述第一連接管的另一端通過開關閥與塑料導通管的一端連通，所述塑料導通管的另一端通過第二連接管與主機數(shù)據(jù)處理裝置上的取壓孔連通，所述三通閥設于第二連接管上，所述差壓傳感器設置于主機數(shù)據(jù)處理裝置內部并與取壓孔連通。

進一步，所述主機數(shù)據(jù)處理裝置包括裝置殼體，所述裝置殼體內設有積算儀及與積算儀分別連接的流量信號處理轉換單元、溫度信號處理轉換單元和差壓信號處理轉換單元，所述流量信號處理轉換單元的另一端與流量數(shù)據(jù)傳輸線連接，所述溫度信號處理轉換單元的另一端與溫度數(shù)據(jù)傳輸線連接，所述差壓信號處理轉換單元的一端與差壓傳感器連接，所述裝置殼體的正面設有與積算儀連接的顯示器，所述裝置殼體的側面設有設置差壓傳感器的取壓孔。

進一步，所述積算儀選用型號為SB-2100C的積算儀。

與現(xiàn)有技術相比，本實用新型提供的換熱器能效檢測設備，高度集成了流量檢測裝置、溫度檢測裝置、差壓檢測裝置和主機數(shù)據(jù)處理裝置，做到了系統(tǒng)集成一體化，可以實現(xiàn)溫度、差壓、流量等基礎數(shù)據(jù)的采集，還能通過積算儀按照預置的計算公式進行流體雷諾數(shù)、對數(shù)平均溫差、冷熱側熱流量、熱平衡誤差、總傳熱系數(shù)及能效的計算和顯示，可極大方便工業(yè)現(xiàn)場在用換熱器能效參數(shù)的檢測。因此，本申請?zhí)峁┑臋z測設備可用于檢測換熱器熱工性能和阻力特性，快速判定換熱器能效值的高低，依此推斷換熱器傳熱能力好壞的程度，作為換熱器是否需要進行檢修或拆開去除內部污垢之類的維護工作的一個判斷依據(jù)。

附圖說明

圖1是本實用新型實施例提供的換熱器能效檢測設備原理示意圖。

圖2是本實用新型實施例提供的換熱器能效檢測設備結構示意圖。

圖3是本實用新型實施例提供的一種差壓檢測裝置結構示意圖。

圖4是本實用新型實施例提供的主機數(shù)據(jù)處理裝置原理示意圖。

圖中，1、換熱器；11、熱介質進口管路；12、熱介質出口管路；13、冷介質進口管路；14、冷介質出口管路；2、流量檢測裝置；21、超聲波流量傳感器；22、流量數(shù)據(jù)傳輸線；3、溫度檢測裝置；31、貼片式溫度傳感器；32、溫度數(shù)據(jù)傳輸線；4、差壓檢測裝置；41、第一連接管；42、開關閥；43、塑料導通管；44、第二連接管；45、三通閥；46、差壓傳感器；5、主機數(shù)據(jù)處理裝置；51、裝置殼體；52、積算儀；53、流量信號處理轉換單元；54、溫度信號處理轉換單元；55、差壓信號處理轉換單元；56、顯示器。

具體實施方式

為了使本實用新型實現(xiàn)的技術手段、創(chuàng)作特征、達成目的與功效易于明白了解，下面結合具體圖示，進一步闡述本實用新型。

在本實用新型的描述中，需要理解的是，術語“縱向”、“徑向”、“長度”、“寬度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”、“內”、“外”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本實用新型和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本實用新型的限制。在本實用新型的描述中，除非另有說明，“多個”的含義是兩個或兩個以上。

在本實用新型的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術語“安裝”、“相連”、“連接”應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通。對于本領域的普通技術人員而言，可以具體情況理解上述術語在本實用新型中的具體含義。

請參考圖1-圖4所示，本實用新型提供一種換熱器能效檢測設備，所述換熱器1包括熱介質管路和冷介質管路，所述熱介質管路包括連通設置的熱介質進口管路11和熱介質出口管路12，所述冷介質管路包括連通設置的冷介質進口管路13和冷介質出口管路14，所述檢測設備包括流量檢測裝置2、溫度檢測裝置3、差壓檢測裝置4和主機數(shù)據(jù)處理裝置5，所述流量檢測裝置2適于對熱介質進口管路11和冷介質進口管路13中的介質流量進行檢測，所述溫度檢測裝置3適于對熱介質進口管路11、熱介質出口管路12、冷介質進口管路13和冷介質出口管路14中的介質溫度進行檢測，以獲取換熱器冷熱介質側的進出口溫差，所述差壓檢測裝置4適于對熱介質進口管路11與熱介質出口管路12之間、冷介質進口管路13與冷介質出口管路14之間的介質差壓進行檢測，以獲取換熱器冷熱介質流經(jīng)換熱器后的壓降，所述主機數(shù)據(jù)處理裝置5與流量檢測裝置2、溫度檢測裝置3、差壓檢測裝置4分別連接，并適于對檢測的介質流量、介質溫度和介質差壓信號進行處理轉換，通過預置的計算公式計算出冷熱介質或冷熱流體雷諾數(shù)、對數(shù)平均溫差、冷熱側熱流量、熱平衡誤差、總傳熱系數(shù)及能效等參數(shù)并進行顯示。

作為具體實施例，請參考圖2所示，所述流量檢測裝置2包括超聲波流量傳感器21和流量數(shù)據(jù)傳輸線22，所述超聲波流量傳感器21分別設置在熱介質進口管路11和冷介質進口管路13上，所述流量數(shù)據(jù)傳輸線22的一端與超聲波流量傳感器21連接，另一端與主機數(shù)據(jù)處理裝置5連接，由此實現(xiàn)對熱介質進口管路11和冷介質進口管路13中的介質流量進行檢測。所述超聲波流量傳感器21是在電信號的作用下產(chǎn)生超聲波輸出，并可將聲波信號轉換為電信號的器件。作為一種實施方式，所述流量檢測裝置2需要同時測量熱介質和冷介質的流量，因而采用雙聲道超聲波流量傳感器21，具備雙聲道測量功能，即有兩對傳感器，能同時測量兩處的流量。所述超聲波流量傳感器21為兩對分別布置在熱介質進口管路11和冷介質進口管路13的傳感器，根據(jù)管道特點和安裝環(huán)境可選接觸式超聲波流量傳感器或外夾式超聲波流量傳感器。所述超聲波流量傳感器21是利用超聲波在流體中的傳播特性來測量流量的，即一對傳感器A和B安裝在管道上下游，交替發(fā)射和接收超聲波信號，一路超聲波信號順介質運動方向傳播，一路超聲波信號逆介質運動方向傳播，當流體靜止時，兩路超聲波傳播時間相等，當流體運動時，因超聲波信號順流傳播速度比逆流傳播速度快，會產(chǎn)生傳播時間差Δτ。流體的流速V與Δτ成正比，由此即可測量出流體流量。

作為具體實施例，所述接觸式超聲波流量傳感器通過粘接或焊接的方式安裝在管路的開口上，或者通過專用管箍將球閥底座固定在被測管路上，使用開孔器密封護套連接球閥底座后鉆孔，然后插入接觸式超聲波流量傳感器；所述外夾式超聲波流量傳感器通過綁帶固定在管路上，且與被測管路的管壁面間之間涂有適量的耦合劑，由此可將超聲波流量傳感器較好地貼合在冷熱介質進口管路表面，保證了超聲波信號良好傳遞。

作為具體實施例，請參考圖2所示，所述溫度檢測裝置3包括貼片式溫度傳感器31和溫度數(shù)據(jù)傳輸線32，所述貼片式溫度傳感器31分別設置在熱介質進口管路11、熱介質出口管路12、冷介質進口管路13和冷介質出口管路14上，所述溫度數(shù)據(jù)傳輸線32的一端與貼片式溫度傳感器31連接，另一端與主機數(shù)據(jù)處理裝置5連接，由此實現(xiàn)對冷熱介質進出口管路中介質溫度的檢測，依此獲取換熱器冷熱介質側的進出口溫差Δt。其中，所述貼片式溫度傳感器31是指能感受溫度并轉換成可用輸出信號的傳感器，并且傳感器具有一定的薄片式形狀以更好地測量物體表面溫度，特別是圓管表面的溫度測量需要貼片具有一定的弧度。作為一種實施方式，所述貼片式溫度傳感器31采用鉑熱電阻感溫元件(根據(jù)測溫條件不同可選用Pt1000或Pt100)和具有優(yōu)良導熱性能的純銅材質彎折而成具有設定弧度的貼片組合構成，鉑電阻與溫度之間的關系接近于線性。使用的時候所述貼片式溫度傳感器的探頭前端垂直于被測物體，和待測物體緊密接觸，通過測量鉑電阻的阻值能推算出被測物體的溫度，這種電阻溫度傳感器能用于-200℃～+850℃溫度范圍內的溫度測量。

作為具體實施例，所述熱介質進口管路11、熱介質出口管路12、冷介質進口管路13和冷介質出口管路14的管壁面沿周向均勻布置四個貼片式溫度傳感器31，由此可對冷熱介質進出口管路中的介質溫度進行全面測量，提升了測量的準確度。當然，本領域的技術人員在前述實施例的基礎上，也可以在管壁面沿周向均勻布置兩個、三個或者多個貼片式溫度傳感器31，以滿足實際測量需要。

作為具體實施例，請參考圖2和圖3所示，所述差壓檢測裝置4包括第一連接管41、開關閥42、塑料導通管43、第二連接管44、三通閥45和差壓傳感器46，所述第一連接管41的一端分別與熱介質進口管路11、熱介質出口管路12、冷介質進口管路13和冷介質出口管路14中的介質連通，所述第一連接管41的另一端通過開關閥42與塑料導通管43的一端連通，所述塑料導通管43的另一端通過第二連接管44與主機數(shù)據(jù)處理裝置5上的取壓孔連通，所述三通閥45設于第二連接管44上，所述差壓傳感器46設置于主機數(shù)據(jù)處理裝置5內部并與取壓孔連通。具體地，在冷熱介質進出口管路上鑿出一開口，將所述第一連接管41的一端與該開口螺紋連接，所述第一連接管41的另一端和塑料導通管43的一端套接在開關閥42內部，所述塑料導通管43的另一端套接在第二連接管44的一端外部，所述第二連接管44的另一端插接在主機數(shù)據(jù)處理裝置5內部設置差壓傳感器46的取壓孔上，所述三通閥45安裝在第二連接管44上，由此可將冷熱介質進出口管路中的介質旁路導通到取壓孔內，并能夠排放出塑料導通管43中安裝混入的空氣，通過差壓傳感器46進行介質差壓檢測，以獲取換熱器冷熱介質流經(jīng)換熱器后的壓降。

作為具體實施例，請參考圖2和圖4所示，所述主機數(shù)據(jù)處理裝置5包括裝置殼體51，所述裝置殼體51內設有積算儀52及與積算儀52分別連接的流量信號處理轉換單元53、溫度信號處理轉換單元54和差壓信號處理轉換單元55，所述流量信號處理轉換單元53的另一端與流量數(shù)據(jù)傳輸線22連接，所述溫度信號處理轉換單元54的另一端與溫度數(shù)據(jù)傳輸線32連接，所述差壓信號處理轉換單元55的一端與差壓傳感器46連接，所述裝置殼體51的正面設有與積算儀52連接的顯示器56，所述裝置殼體51的側面設有兩對流量信號連接口、四個溫度信號連接口和兩對取壓孔(圖中未示)。具體地，所述流量信號處理轉換單元53用于對流量數(shù)據(jù)傳輸線22傳輸過來的介質時差信號進行流量計算處理并輸出標準的4mA～20mA信號，其流量信號處理轉換單元53具體選用型號為FLUXUS F601的處理轉換器，所述溫度信號處理轉換單元54用于對溫度數(shù)據(jù)傳輸線32傳輸過來的鉑電阻阻值變化信號進行處理，換算為對應的溫度值并輸出標準的4mA～20mA信號，其溫度信號處理轉換單元54具體選用型號為WD-Pt100的處理轉換器，所述差壓信號處理轉換單元55用于對差壓傳感器46傳輸過來的介質差壓數(shù)據(jù)進行數(shù)字化處理，并輸出標準的4mA～20mA信號，其差壓信號處理轉換單元55具體選用型號為H802-600Pa的處理轉換器，所述積算儀52用于對處理后的介質流量、溫度和差壓數(shù)據(jù)進行計算。

作為具體實施例，所述積算儀52選用型號為SB-2100C的積算儀，通過所述積算儀52內部預置的計算公式，可對介質或流體的流體雷諾數(shù)、對數(shù)平均溫差、冷熱側熱流量、熱平衡誤差、總傳熱系數(shù)及能效等參數(shù)進行計算，并可將計算出的參數(shù)值通過顯示器56進行顯示以便查看。其中，假設熱介質進口管路11中的介質流量為q_vh，冷介質進口管路13中的介質流量為q_vc，熱介質進口管路11中的介質溫度為t_h1，熱介質出口管路12中的介質溫度為t_h2，冷介質進口管路13中的介質溫度為t_c1，冷介質出口管路14中的介質溫度為t_c2，熱介質管路中的壓降為Δp_h，冷介質管路中的壓降為Δp_c，根據(jù)前述采集的這些基礎數(shù)據(jù)和檢測前輸入設備的管道(直徑d、材質等)、選擇的介質種類、換熱器結構參數(shù)(如板式換熱器的板片波紋形式、幾何尺寸、傳熱面積A等)，通過所述積算儀52可以自動計算出冷介質流速u_c(m/s)、熱介質流速u_h(m/s)、冷熱介質進口溫度比τ、效能ε、冷介質熱流量Φ_c(W)、熱介質熱流量Φ_h(W)、熱平衡誤差ΔΦ(％)、冷介質雷諾數(shù)Re_c、熱介質雷諾數(shù)Re_h、對數(shù)平均溫差Δt_m(℃)和總傳熱系數(shù)k_exp(W/m².k)，具體的計算公式如下：

冷介質流速熱介質流速其中S_c、S_h分別為冷熱介質管道的截面積，可由輸入的管道直徑d計算可得；冷熱介質進口溫度比效能冷介質熱流量Φ_c＝q_mcc_pc(t_c2-t_c1)，熱介質熱流量Φ_h＝q_mhc_ph(t_h1-t_h2)，其中q_mc、q_mh分別為冷熱介質的質量流量，由介質的體積流量q_v與當前溫度下介質密度ρ相除得到；c_pc、c_ph分別為冷熱介質的比熱系數(shù)；熱平衡誤差冷介質雷諾數(shù)熱介質雷諾數(shù)其中μ為介質黏度系數(shù)；對數(shù)平均溫差其中Δt₁、Δt₂分別是(t_h1-t_h2)、(t_c2-t_c1)的較大者和較小者，總傳熱系數(shù)作為一種具體實施方式，能效的計算公式為：EEI＝k_exp/Δp_m^0.31，其中Δp_m＝(Δp_h+Δp_c)/2。

與現(xiàn)有技術相比，本實用新型提供的換熱器能效檢測設備，高度集成了流量檢測裝置、溫度檢測裝置、差壓檢測裝置和主機數(shù)據(jù)處理裝置，做到了系統(tǒng)集成一體化，可以實現(xiàn)溫度、差壓、流量等基礎數(shù)據(jù)的采集，還能通過積算儀按照預置的計算公式進行流體雷諾數(shù)、對數(shù)平均溫差、冷熱側熱流量、熱平衡誤差、總傳熱系數(shù)及能效的計算和顯示，可極大方便工業(yè)現(xiàn)場在用換熱器能效參數(shù)的檢測。因此，本申請?zhí)峁┑臋z測設備可用于檢測換熱器熱工性能和阻力特性，快速判定換熱器能效值的高低，依此推斷換熱器傳熱能力好壞的程度，作為換熱器是否需要進行檢修或拆開去除內部污垢之類的維護工作的一個判斷依據(jù)。

最后說明的是，以上實施例僅用以說明本實用新型的技術方案而非限制，盡管參照較佳實施例對本實用新型進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本實用新型的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本實用新型技術方案的宗旨和范圍，其均應涵蓋在本實用新型的權利要求范圍當中。