TSG特種設(shè)備安全技術(shù)規(guī)范TSG20XX

1、TSG特種設(shè)備安全技術(shù)規(guī)范 TSG 20XX 熱交換器能效測試與評價規(guī)則 Energy Efficiency Test and Evaluation Regulation for Heat Exchanger (征求意見稿)中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局頒布20XX年XX月XX日前 言2016年7月，國家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局(以下簡稱國家質(zhì)檢總局)特種設(shè)備安全監(jiān)察局(以下簡稱特種設(shè)備局)委托中國特種設(shè)備檢測研究院（以下簡稱中國特檢院）組織起草熱交換器能效測試與評價規(guī)則（以下簡稱規(guī)則）。 2016年7月，中國特檢院組織成立了起草組，在西安召開第一次工作會議，討論了規(guī)則的制定原則、重點(diǎn)

2、內(nèi)容以及主要問題、結(jié)構(gòu)(章節(jié))框架，并且就起草工作進(jìn)行了具體分工，制定了起草工作時間表。2016年9月，起草組在上海召開第二次工作會議，對規(guī)則內(nèi)容進(jìn)行了調(diào)整，并形成了規(guī)則征求意見稿。2016年XX月，特種設(shè)備局對征求意見稿進(jìn)行審查后，以質(zhì)監(jiān)特函2016XX號文對外征求基層部門、有關(guān)單位和專家及公民的意見。201X年XX月，根據(jù)征求到的意見起草組進(jìn)行修改形成送審稿，并提交給國家質(zhì)檢總局特種設(shè)備安全與節(jié)能技術(shù)委員會審議，起草組根據(jù)審議意見進(jìn)行修改后形成報批稿，201X年XX月XX日，由國家質(zhì)檢總局批準(zhǔn)頒布。本規(guī)則主要起草單位和人員如下：甘肅藍(lán)科石化高新裝備股份有限公司張延豐 周文學(xué)西安交通大學(xué)白博

3、峰國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局特種設(shè)備安全監(jiān)察局冷 浩中國特種設(shè)備檢測研究院管堅(jiān) 劉雪敏中國特種設(shè)備安全與節(jié)能促進(jìn)會王為國上海市特種設(shè)備監(jiān)督檢驗(yàn)技術(shù)研究院湯曉英甘肅省質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局特種設(shè)備安全監(jiān)察局嚴(yán)勇中國石化工程建設(shè)有限公司張迎愷中國石油化工股份有限公司上海高橋分公司蔡隆展西安市熱力總公司唐 滌上海藍(lán)海科創(chuàng)檢測有限公司王紀(jì)兵上海板換機(jī)械設(shè)備有限公司張永德 目 錄 TOC o 1-1 u 1 總則（ PAGEREF _Toc462407143 h 1）2 通用要求（ PAGEREF _Toc462407144 h 3）3 能效測試與評價報告（ PAGEREF _Toc462407146 h 4）4

4、 附則（5）附件A（6）1 總 則1.1 目的為了規(guī)范熱交換器能效測試與評價工作，根據(jù)特種設(shè)備安全監(jiān)察條例、高耗能特種設(shè)備節(jié)能監(jiān)督管理辦法，制定本規(guī)則。1.2 適用范圍本規(guī)則適用于熱交換器產(chǎn)品的能效測試與評價。在用熱交換器的能效評價可參照本規(guī)則進(jìn)行。1.3 引用標(biāo)準(zhǔn)滿足本規(guī)則熱交換器性能測試與能效評價基本要求的標(biāo)準(zhǔn)稱為本規(guī)則引用標(biāo)準(zhǔn)。本規(guī)則的主要引用標(biāo)準(zhǔn)如下：(1) GB/T 151熱交換器；(2) GB/T 27698.1熱交換器及傳熱元件性能測試方法 第1部分：通用要求；(3) GB/T 27698.2熱交換器及傳熱元件性能測試方法 第2部分：管殼式熱交換器；(4) GB/T 27698.

5、3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；(5) GB/T 27698.4熱交換器及傳熱元件性能測試方法 第4部分：螺旋板式熱交換器；(6) GB/T 27698.5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；(7) GB/T 27698.6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；(8) GB/T 27698.7熱交換器及傳熱元件性能測試方法 第7部分：空冷器噪聲測定；(9) GB/T 27698.8熱交換器及傳熱元件性能測試方法 第8部分：熱交換器工業(yè)標(biāo)定；(10) NB/T 47004板式熱交換器；(11) NB/T 47007空冷式

6、熱交換器；(12) NB/T 47045釬焊板式熱交換器；(13) NB/T 47048螺旋板式熱交換器。1.4 術(shù)語和定義GB/T 27698中界定的以及下列術(shù)語、符號和定義適用于本規(guī)則。 熱交換器 在不同溫度的流體之間實(shí)現(xiàn)熱量傳遞的設(shè)備，如板式熱交換器、空冷式熱交換器、螺旋板式熱交換器、管殼式熱交換器、板殼式熱交換器、板式空冷器等。 1.4.2 能效指標(biāo) (Energy Efficiency Index，EEI)綜合考慮熱交換器傳熱與流動特性，基于熱力學(xué)第一、第二定律，采用測試數(shù)據(jù)數(shù)理統(tǒng)計等方法，確定的用于判定熱交換器能效的數(shù)值。1.4.3 熱交換器能效目標(biāo)值判定熱交換器為高效產(chǎn)品的指標(biāo)值

7、。1.4.4 熱交換器能效限定值允許的熱交換器產(chǎn)品的最低能效值。1.4.5 定性溫度 確定熱交換器流體物性參數(shù)的參考溫度。 熱平衡條件熱交換器能效測試達(dá)到熱平衡時，冷、熱流體換熱量的允許偏差范圍。1.5 符號和單位表1列出的符號和單位適合于本規(guī)則。表1 符號和單位符 號名 稱單 位說 明A傳熱面積m2cp定壓比熱容J/（kgK）de當(dāng)量直徑mEu歐拉數(shù)無因次量f摩擦阻力系數(shù)無因次量k總傳熱系數(shù)W/(m2K)L流體流動長度mNTU傳熱單元數(shù)無因次量Nu努賽爾數(shù)無因次量p壓力MPa密度kg/m3Pr普朗特數(shù)無因次量q熱流密度W/m2熱流量與傳熱面積之比qv體積流量m3/sqm質(zhì)量流量kg/sRe雷

8、諾數(shù)無因次量S流道截面積m2t溫度u流速m/s對流換熱系數(shù)W/(m2K)厚度m導(dǎo)熱系數(shù)W/(mK)熱流量W熱平衡條件%t1大溫差端的流體溫差Kt2小溫差端的流體溫差Ktm對數(shù)平均溫差K1、2角 標(biāo)分別表示流體的進(jìn)、出口h、c角 標(biāo)分別表示熱、冷流體2 通用要求2.1 測試與評價機(jī)構(gòu)測試與評價機(jī)構(gòu)應(yīng)當(dāng)對能效測試質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格控制，對測試結(jié)果的準(zhǔn)確性、公正性和可溯源性負(fù)責(zé)；具備所開展熱交換器能效測試與評價的儀器設(shè)備；測試與評價負(fù)責(zé)人員應(yīng)當(dāng)由具有熱交換器測試經(jīng)驗(yàn)的工程師擔(dān)任。2.2 測試系統(tǒng)(1)具備固定的測試試驗(yàn)場地及配套的水、電、氣、熱源和冷源等公共條件；(2)滿足熱交換器熱力性能參數(shù)測量范圍的能

9、力，測試工況可以調(diào)節(jié)并能保持穩(wěn)定狀態(tài)，測試數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠并能自動采集和存儲。2.3 測量儀表(1)壓力、壓差、流量測量儀表的精度不低于0.5級，流體溫度的測量精度不低于0.2。(2)測量儀表應(yīng)在檢定/校準(zhǔn)有效期內(nèi)使用。2.4 數(shù)據(jù)采集(1)每個測試工況應(yīng)穩(wěn)定5分鐘以上，且熱平衡條件C的絕對值不大于5%時，方可進(jìn)行數(shù)據(jù)采集；(2)每個測試工況至少重復(fù)測量3次，每次間隔5分鐘以上，測量結(jié)果取平均值。2.5 評價方法綜合考慮熱交換器傳熱與流動特性，基于熱力學(xué)第一、第二定律，采用測試數(shù)據(jù)數(shù)理統(tǒng)計等方法，確定熱交換器能效指標(biāo)（EEI）。以能效指標(biāo)作為依據(jù)，評價熱交換器的能效水平。各種類型熱交換器的能效測試

10、與評價方法見附件。2.6 能效指標(biāo)熱交換器產(chǎn)品的能效水平分為三個等級，能效指標(biāo)（EEI）高于能效目標(biāo)值的為高效產(chǎn)品，低于能效限定值的為低效產(chǎn)品，介于兩者之間的為中等能效產(chǎn)品。各種類型熱交換器的能效指標(biāo)要求見附件。2.7 特殊要求當(dāng)熱交換器產(chǎn)品型號或主要結(jié)構(gòu)參數(shù)發(fā)生變化時，應(yīng)重新進(jìn)行能效測試與評價。3 測試與評價報告3.1 測試與評價報告一般格式見附件，并且至少包括以下內(nèi)容：(1) 委托方；(2) 產(chǎn)品制造單位及產(chǎn)品編號；(3) 測試與評價機(jī)構(gòu)；(4) 測試評價負(fù)責(zé)人和主要參加人員；(5) 測試產(chǎn)品技術(shù)數(shù)據(jù)（名稱、型號、結(jié)構(gòu)參數(shù)等）；(6) 測試環(huán)境條件（當(dāng)?shù)卮髿鈮?、環(huán)境溫度、環(huán)境濕度）；(7)

11、 設(shè)計文件（含工藝計算）；(8) 測量參數(shù)與測點(diǎn)布置圖（冷、熱兩側(cè)流體進(jìn)口、出口溫度與壓差，進(jìn)口壓力）；(9) 測量儀表及精度；(10) 測試數(shù)據(jù)表；(11) 測試曲線；(13) 能效指標(biāo)（EEI）計算過程；(14) 能效評價結(jié)果及等級。4 附 則4.1 規(guī)則解釋權(quán)本規(guī)則由國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局負(fù)責(zé)解釋。4.2 施行時間本規(guī)則自201X年XX月XX日起施行。 附件A板式熱交換器能效測試與評價方法及能效指標(biāo)A1 范圍本附件適合于在液-液工況狀態(tài)下的可拆卸板式熱交換器、半焊式板式熱交換器、釬焊板式熱交換器的能效測試與評價。A2 產(chǎn)品型號及參數(shù)板式熱交換器進(jìn)行能效測試時應(yīng)明確產(chǎn)品型號及以下參數(shù)：(

12、1) 板片波紋形式 (波紋角度、波紋深度、波紋間距、混合角度）；(2) 板片幾何尺寸（長度、寬度、角孔直徑、縱向與橫向中心距）；(3) 單板傳熱面積；(4) 當(dāng)量直徑；(5) 板間距；(6) 流道截面積；(7) 板片數(shù)；(8) 板片厚度；(9) 板片材質(zhì)；(10) 流程組合；(11) 設(shè)計溫度；(12) 設(shè)計壓力。當(dāng)產(chǎn)品型號或(1)至(6)任一參數(shù)發(fā)生變化時，應(yīng)重新進(jìn)行能效測試與評價。A3 性能測試要求A3.1 測試系統(tǒng)設(shè)置測試系統(tǒng)見圖A.1。測試流體為水，按水水無相變逆流測試工況進(jìn)行。首先將冷、熱流體的流量調(diào)整到設(shè)定值，再將熱交換器的熱流體進(jìn)口溫度通過加熱器調(diào)整至600.5，熱交換器的冷流體

13、進(jìn)口溫度通過冷卻器調(diào)整至350.5。 所測試板式熱交換器的板片數(shù)應(yīng)不少于7片。1-冷卻塔；2-冷卻器；3-熱交換器試件；4-加熱器；5-分離器；6-過冷器；7-液體儲槽；T-測溫口；P-壓力測口 圖A.1 熱交換器測量參數(shù)及測點(diǎn)布置圖A3.2 測量項(xiàng)目(1) 冷、熱流體的體積流量或質(zhì)量流量；(2) 冷、熱流體的進(jìn)、出口溫度；(3) 冷、熱流體的進(jìn)口壓力及進(jìn)出口之間的壓差。 A3.3 測試方法測試工況穩(wěn)定后，按以下測試要求進(jìn)行測試：(1)兩側(cè)流體的流速從0.1m/s1.0m/s均勻等流速變化，變化間隔為0.1m/s；(2)固定一側(cè)(熱側(cè)或冷側(cè)）流體的流速不變，固定點(diǎn)宜選在0.5m/s左右，另一側(cè)

14、流體的流速應(yīng)從0.1m/s1.0m/s變化，變化間隔為0.1m/s；A3.4 熱平衡條件冷、熱流體的換熱量允許偏差范圍根據(jù)冷、熱流體流速為0.5m/s時的測試結(jié)果確定，具體步驟如下：(1)按表A.1計算熱交換器冷、熱流體進(jìn)口溫度比；(2)按表A.1計算效能 ；(3)計算熱平衡條件的下界C； （A.1）(4)確定該熱交換器能效測試允許的熱平衡條件：若C-5%，熱平衡條件為-5%，5%；若-5%C-1%，熱平衡條件為C，5%；若C-1%，熱平衡條件為-1%，5%。A3.5 熱交換器傳熱性能按表A.1計算熱交換器傳熱性能。(1)確定不同流速u下的總傳熱系數(shù)k；(2)建立努塞爾數(shù)Nu與雷諾數(shù)Re間的準(zhǔn)

15、則關(guān)聯(lián)式。A3.6 熱交換器流動阻力性能按表A.1計算熱交換器流動阻力性能。(1)確定不同流速u下的壓力降p；(2)建立歐拉數(shù)Eu與雷諾數(shù)Re間的準(zhǔn)則關(guān)聯(lián)式。表A.1序 號名 稱符 號計 算 公 式1 冷流體流速ucuc= qvc /Sc2熱流體流速uhuh= qvh /Sh3冷、熱流體進(jìn)口溫度比=（tc1+273.15）/(th1+273.15)4效能=(tc2tc1) /(th1tc1)3冷流體熱流量cc= qmccpc (tc2tc1)4熱流體熱流量hh= qmh cph (th1th2)5熱平衡條件 =(hc) /c 100%6 對數(shù)平均溫差 tm tm = (t1t2) / ln(t

16、1/t2)7測試總傳熱系數(shù)kexpkexp = (h+c) / (2Atm)8熱流體努賽爾數(shù)NuhNuhCRenPr0.39冷流體努賽爾數(shù)NucNucCRecnPrc0.410歐拉數(shù)EuEuCRen11對流換熱系數(shù)=（Nu/ de）12計算總傳熱系數(shù)kcalkcal =1/( 1/h+/+1/c)13計算壓力降pcalpcal=Euu2A3.7 冷熱側(cè)壓力降p在定性溫度熱流體50、冷流體30、冷熱流體流速在0.5m/s標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，根據(jù)所建立的Nu準(zhǔn)則關(guān)聯(lián)式、板片厚度及其導(dǎo)熱系數(shù)，計算出總傳熱系數(shù)k，根據(jù)Eu準(zhǔn)則關(guān)聯(lián)式計算冷熱側(cè)壓力降p。A3.8 測試報告測試報告應(yīng)滿足按A4.1的要求進(jìn)行計算，

17、且內(nèi)容不少于附表A-1的要求。A4 能效評價A4.1 能效指標(biāo)計算板式熱交換器的能效值按下式計算： EEI=kcal/p0.31 （A.2） 式中： p =cpccal/lc+ hphcal/lh，Pam-1 kcal按A3.8確定的總傳熱系數(shù)，Wm-2K-1； c、h冷、熱流體壓力梯度的權(quán)重系數(shù)，c=h=0.5； lc、lh縱向角孔中心距，m pccal、phcal按A3.8確定的冷、熱流體側(cè)壓降，Pa。A4.2 能效等級劃分能效目標(biāo)值EEI=227；能效限定值EEI=168；板式熱交換器能效等級分為三級，見表A.2。表A.2能效等級產(chǎn)品能效等級能效指標(biāo)EEI備注一級EEI227高效產(chǎn)品二級

18、227EEI168中等能效產(chǎn)品三級EEI168低效產(chǎn)品A5 板式熱交換器的能效測試與評價報告格式參見附表A-1。附表A-1 能效測試與評價報告 產(chǎn)品名稱：XXXX板式熱交換器 型號規(guī)格： 委托單位： 制造單位： 檢驗(yàn)類別： （能效測試評價機(jī)構(gòu)名稱、蓋章）（測試評價日期）注 意 事 項(xiàng). 報告無“能效測試與評價報告專用章”或能效測試評價機(jī)構(gòu)公章無效。. 內(nèi)容缺少、摘錄或部分復(fù)制報告無效。. 報告無編制、審核、批準(zhǔn)人簽章無效。. 報告涂改無效。. 若對報告有異議，應(yīng)于收到報告之日起十五個工作日內(nèi)向能效測試評價機(jī)構(gòu)提出。. 結(jié)果僅與被檢測樣品有關(guān)。. 能效測試機(jī)構(gòu)信息：地 址： 電 話： 郵政編碼：

19、 傳 真： 能效測試與評價報告No. 第 頁 共 頁產(chǎn)品名稱規(guī)格型號委托單位名稱到樣日期地址送 樣 者生產(chǎn)單位原編號/生產(chǎn)日期樣品數(shù)量環(huán)境條件測試地點(diǎn)測試日期樣品（試樣）描述樣品編號檢驗(yàn)依據(jù)TSGXXXX及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)測試結(jié)果 傳熱面兩側(cè)為水-水逆流運(yùn)行，定性溫度熱流體50、冷流體30、冷熱流體板間流速在0.5m/s時：總傳熱系數(shù)：k = W/(m2K)壓力降：ph = kPa pc = kPa測試人員（簽字）： 負(fù)責(zé)人（簽字）：日期： 年 月 日評價結(jié)果能效指標(biāo)值：EEI=能效級別（相應(yīng)級別）：低效產(chǎn)品中效產(chǎn)品高效產(chǎn)品評價人員（簽字）： 負(fù)責(zé)人（簽字）：日期： 年 月 日批準(zhǔn)： 審核： 編制：

20、No. 第 頁 共 頁測試產(chǎn)品技術(shù)數(shù)據(jù)名 稱單位委托單位提供測試單位實(shí)測板片波紋角度板片數(shù)片板片厚度mm板片波紋深度mm板片波紋法向節(jié)距mm夾緊尺寸mm板間距mm當(dāng)量直徑mm單片有效傳熱面積m2總有效傳熱面積m2單流道截面積m2單側(cè)流道總截面積m2流程/接管形式/角孔直徑mm角孔中心距（縱向）mm角孔中心距（橫向）mm接管管徑/板片材料/板片外形尺寸mm2測試目的2.1確定板式熱交換器的傳熱性能，歸納出努賽爾數(shù)Nu與雷諾數(shù)Re之間的準(zhǔn)則數(shù)關(guān)聯(lián)式，給出總傳熱系數(shù)k與流速u之間的測試數(shù)據(jù)及關(guān)聯(lián)式曲線。2.2確定板式熱交換器的流體阻力性能，歸納出歐拉數(shù)Eu與雷諾數(shù)Re之間的準(zhǔn)則數(shù)關(guān)聯(lián)式，給出壓力降p

21、與流速u之間的測試數(shù)據(jù)及關(guān)聯(lián)式曲線。3測試介質(zhì)和流程3.1測試介質(zhì)傳熱面兩側(cè)介質(zhì)為水-水。3.2測試流程傳熱面兩側(cè)介質(zhì)逆流運(yùn)行。冷、熱流體采用并聯(lián)式組合1 /1 的流No. 第 頁 共 頁動形式。 4 測試數(shù)據(jù)與結(jié)果4.1測試數(shù)據(jù)測試數(shù)據(jù)見表A。4.2測試結(jié)果 準(zhǔn)則數(shù)關(guān)聯(lián)式NuhCRe nPr0.3( Re )NucCRecnPrc0.4 ( Rec )EuhCRen ( Re )EucCRecn ( Rec ) 標(biāo)準(zhǔn)測試工況計算值傳熱面兩側(cè)為水-水逆流運(yùn)行，定性溫度熱流體50、冷流體30、冷熱流體板間流速在0.5m/s時： k W/(m2K) ph kPa pc kPa4.3 測試曲線4.3

22、.1 傳熱曲線k-u測試數(shù)據(jù)及關(guān)聯(lián)式曲線見圖A。4.3.2 流體阻力曲線p-u測試數(shù)據(jù)及關(guān)聯(lián)式曲線見圖B。表A 板式熱交換器測試數(shù)據(jù)No. 第 頁 共 頁序號熱流體冷流體熱流體冷流體熱流體熱流體冷流體冷流體熱流體冷流體熱流體冷流體對數(shù)平均熱流體冷流體熱平衡誤差總傳熱系數(shù)板間流速板間流速流量流量進(jìn)口溫度出口溫度進(jìn)口溫度出口溫度壓降壓降雷諾數(shù)雷諾數(shù)溫差熱流量熱流量uhucqvhqvcth1th2tc1tc2phpcRehRectmhckm/sm/sm3/hm3/hkPakPaww%w/(m2K)10.10.120.20.230.30.340.40.450.50.560.60.670.70.780.80.890.90.9101.01.0110.90.9120.80.8-15-130.70.7-16-表A 板式熱交換器測試數(shù)據(jù)(續(xù))No. 第 頁 共 頁序號熱流體冷流體熱流體冷流體熱流體熱流體冷流體冷流體熱