本发明属于节能降耗技术领域，涉及一种换热器热效能对比试验测试装置，特别是涉及工业、民用换热器热交换效率检测试验方法。
背景技术：
换热器是冷、热流体间进行换热的设备，不仅是保证工艺流程和条件所普遍使用的设备，也是开发利用工业二次能源、实现热回收和节约能源的主要设备，因此在工业生产中十分常见，广泛应用于国民经济的各部门，涉及的行业包括动力、化工、石油、冶金、核能、航天、航空、食品、纺织、供暖、制冷、电力、机械、能源、煤炭、热力等的加热器、冷却器和冷凝器。基于各行业对换热器稳定的需求，我国换热器行业在未来一段时期内仍保持稳定增长，到2020年我国换热器行业经营规模有望达到1500亿元。
当今，由于燃料能源的日益枯竭，使能源高效利用和节能降耗就显得越来越重要。随着我国工业的深入发展，对能源的利用、开发和节能的技术需求不断提高，因而对换热器的技术要求也不断加强，对换热器的换热能力、换热效率的重视程度也日益提高，对其性能与效率的综合评定也提上了日程。因此对工业重要设备换热器进行性能与效率的监测就显得尤为重要，性能与效率对比试验，不是换热器换热系数高低的直接比较，也不是换热能力与流动阻力的评价，而是对换热器能源利用的技术性和经济性进行对比，这对于工业生产和推广使用节能型换热器具有十分重要的指导意义和实践作用。
中国专利cn205192994u《一种换热器热性能检测装置》，提供了一种换热器热效率检测装置和检测方法，主要用于热气体换热器的检测和余热的有效利用；专利cn206531655u《一种换热器能效检测设备》，提供的是一种换热器能效检测设备，该装置单台换热器可实现流量、温度、差压等基础数据的采集，并实时计算显示换热器的总传热系数等热工性能和阻力特性，以用于快速判定换热器能效值的高低，依此推断换热器传热能力好坏的程度，作为换热器是否需要进行检修或拆开去除内部污垢等维护工作的一个判断依据。本发明是对两台换热器同时进行对比测试，快速判定两台换热器的性能与效率差异，也可用于涂层换热器与无涂层换热器产品长周期对比运行，做结垢、腐蚀性的比较，进行性能与效率对比测试，为产品决策提供依据。
技术实现要素：
本发明提供了一种换热器热效能对比试验测试装置，以实现不同换热器热效能的对比试验。
本发明提供了一种换热器热效能对比试验测试装置，包括冷介质循环系统、热介质循环系统，所述冷介质循环系统包括冷介质循环管，所述冷介质循环管包括冷介质循环主管、冷介质循环支管组，所述冷介质循环支管组由不少于两个的冷介质支管组成，所述冷介质循环主管分别与各个冷介质循环支管相连，所述热介质循环系统包括热介质循环管，所述热介质循环管包括热介质循环主管、热介质循环支管组，所述热介质循环支管组由由不少于两个的热介质支管组成，所述热介质循环主管分别与各个热介质循环支管相连，所述冷介质支管、热介质支管组成换热结构，所述换热结构还设有换热器，所述换热器分别与热介质支管、冷介质支管相连。
进一步地，所述冷介质循环系统还包括冷介质循环泵、冷却机，所述冷介质循环泵、冷却机安装在冷介质循环主管上。
更进一步地，所述热介质循环系统还包括热介质循环泵、加热器，所述热介质循环泵、加热器安装在热介质循环主管上。
进一步地，所述冷却机为压缩式冷却机或吸收式制冷冷却机。
进一步地，所述加热器为电加热器、电磁加热器、感应加热器或蒸汽加热器。
进一步地，所述冷介质循环主管和/或热介质循环主管上还设有阀门，所述阀门选自球阀、闸阀、蝶阀、柱塞阀、截止阀中的一种或多种。
进一步地，所述冷介质循环主管和/或热介质循环主管上还设有流量计量器，所述流量计量器选自水表、流量计中的一种或多种。
进一步地，所述冷介质循环主管和/或热介质循环主管上还设有流量调节阀门，所述流量调节阀门选自节流阀、调速阀、截止阀、闸阀中的一种或多种。
进一步地，所述热介质支管和/或冷介质支管上还设有测量口。
进一步地，所述冷介质循环主管和/或热介质循环主管上还设有介质添加入口，所述介质添加入口设于换热器热效能对比试验测试装置的最高位。
本发明利用冷介质支管、热介质支管与两台或多台换热器的相连，可以实现两台或多台换热器在流量、温度、差压等基础数据的实验对比，提高测试的准确性。
附图说明
图1为本发明实施例结构示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。
本发明提供了一种换热器热效能对比试验测试装置，包括冷介质循环系统、热介质循环系统，所述冷介质循环系统包括冷介质循环管1，所述冷介质循环管1包括冷介质循环主管11、冷介质循环支管组，所述冷介质循环支管组由不少于两个的冷介质支管14组成，所述冷介质循环主管11分别与各个冷介质循环支管14相连，所述热介质循环系统包括热介质循环管2，所述热介质循环管2包括热介质循环主管21、热介质循环支管组，所述热介质循环支管组由不少于两个的热介质支管24组成，所述热介质循环主管21分别与各个热介质循环支管24相连，所述冷介质支管14、热介质支管24组成换热结构，所述换热结构还设有换热器3，所述换热器3分别与热介质支管24、冷介质支管14相连。
可选的，所述冷介质循环系统还包括冷介质循环泵12、冷却机13，所述冷介质循环泵12、冷却机13安装在冷介质循环主管11上。
特别的，所述热介质循环系统还包括热介质循环泵22、加热器23，所述热介质循环泵22、加热器23安装在热介质循环主管21上。
其中，热介质支管24为并排的两根，冷介质支管14为并排的两根，换热器3共两个，一根热介质支管24与一根冷介质支管14为一组，分别与同一换热器3相连，组成换热结构。
可选的，所述冷却机13为压缩式冷却机或吸收式制冷冷却机。
可选的，所述加热器23为电加热器、电磁加热器、感应加热器或蒸汽加热器。
可选的，所述冷介质循环主管11和/或热介质循环主管21上还设有阀门，所述阀门选自球阀、闸阀、蝶阀、柱塞阀、截止阀中的一种或多种。
其中，冷介质循环主管11和热介质循环主管21上均设有阀门结构。
可选的，所述冷介质循环主管11和/或热介质循环主管21上还设有流量计量器，所述流量计量器选自水表、流量计中的一种或多种。
可选的，所述冷介质循环主管11和/或热介质循环主管21上还设有流量调节阀门，所述流量调节阀门选自节流阀、调速阀、截止阀、闸阀中的一种或多种。
其中，冷介质循环主管11和热介质循环主管21上均设有流量调节阀门，用以调节冷介质循环主管11和热介质循环主管21内介质的流动速度，热介质支管24和冷介质支管14在换热器的两侧位置均设有流量调节阀门，用以调节热介质支管24和冷介质支管14内介质的流动速度。
可选的，所述热介质支管24和/或冷介质支管14上还设有测量口。
其中，热介质支管24和冷介质支管14在换热器两端处均设有测量口，用以方便插入温度计等检测结构。
可选的，所述冷介质循环主管11和/或热介质循环主管21上还设有介质添加入口，所述介质添加入口设于换热器热效能对比试验测试装置的最高位。
冷介质循环过程如下：冷介质通过设在冷介质循环管高位上的介质添加入口添加，冷介质装满后，关闭设置在介质添加入口上的阀门，打开冷介质循环系统的其它阀门，启动冷介质循环泵，冷介质开始循环，冷介质循环泵出口的冷介质在冷介质循环管中，沿管线分成两个平行的介质流，依次流过流量计量器、流量调节阀门、测量管，而后分别从一端进入两个对比的换热器冷却腔，而后从两个对比换热器冷却腔的另一端流出，依次进入测量管、流量调节阀门，最后汇集在一起回冷却机，经冷却机冷却后，送到冷介质循环泵入口，实现冷介质循环。循环过程可通过流量调节阀门调节冷介质的流量。
热介质循环过程如下：热介质通过设在热介质循环管高位上的介质添加入口添加，热介质装满后，关闭设置在介质添加入口上的阀门，打开热介质循环系统的其它阀门，启动热介质循环泵，热介质开始循环，热介质循环泵出口的热介质进入加热器，介质经加热，从加热器流出后，在热介质循环管中，沿管线分成两个平行的介质流，依次流过流量计量器、流量调节阀门、测量管，而后分别从一端进入两个对比换热器的加热腔，而后从两个对比换热器加热腔的另一端流出，依次进入测量管、流量调节阀门，最后汇集在一起回热介质循环泵的入口，实现热介质循环。循环过程可通过流量调节阀门调节热介质的流量。
实施例：
取钛基高分子合金涂层板式换热器和无涂层板式换热器进行低温结垢运行对比检测试验。
测试中的冷、热介质均为水，在冷、热介质中添加碳酸钙、氧化铁等垢质成分，低温30～50℃运行，对比其结垢速率与传热能力及效率。
冷水循环：自来水及碳酸钙，加到冷水贮存装置中，加好后，打开设置在冷水贮存装置两侧的阀门，打开流量调节阀门，启动冷水离心泵，冷水开始循环。冷水经过冷水贮存装置、阀门、经冷水循环泵提供循环能量、经冷却机冷却、冷水循环管线及后部的两个平行的管线，依次经过每条管线上流量测量仪表、流量调节阀门、压力测量仪表、温度测量仪表、从一端进入两台对比换热器的冷却腔，而后从两台对比换热器冷却腔的另一端流出、依次流经每条管线上的温度测量仪表、压力测量仪表，最后汇集在一起，经过阀门回到冷水贮存装置，实现高矿化度冷水循环。冷水循环过程通过流量调节阀门调节冷水的流量，并记录两台对比换热器进出口冷却水的温度及流量。
热水循环：自来水及碳酸钙，加到热水贮存装置中，加好后，打开设置在热水贮存装置两侧的阀门，打开流量调节阀门，启动热水离心泵，热水开始循环。热水经过热水贮存装置、阀门、经热水循环泵提供循环能量、经加热器加热、热水循环管线及后部的两个平行的管线，依次经过每条管线上流量测量仪表、流量调节阀门、压力测量仪表、温度测量仪表、从一端进入两台对比换热器的加热腔，而后从两台对比换热器加热腔的另一端流出、依次流经每条管线上的温度测量仪表、压力测量仪表，最后汇集在一起，经过阀门回到热水贮存装置，实现高矿化度热水循环。热水循环过程通过流量调节阀门调节热水的流量，并记录两台对比换热器进出口热水的温度及流量。
本发明实施例具体的测试方法如下：
1.开始运行时，热侧放热量：涂层换热器为7833.7千卡，无涂层换热器为8565千卡，热侧放热量涂层换热器与不涂层的比值为91.4％，涂层换热器比无涂层低8.6％，这说明涂层对放热侧传热的影响并不大。
2.开始运行时，冷侧吸热量：涂层换热器为7189.6千卡，无涂层换热器为7539.4千卡，冷侧吸热量涂层换热器与不涂层的比值为95.45％，涂层换热器比无涂层低4.55％，这说明涂层对冷却侧传热的影响并不大。
3.经过一周的运行，热侧放热量涂层与不涂层的比值为99.1％；冷侧吸热量涂层与不涂层的比值为99.5％，两侧的换热量基本接近。
4.第二周在热水侧开始加结垢剂，循环系统热水(400l)，加入碳酸钙1000g，三氧化二铁500g，经过一周的运行，热侧放热量涂层与不涂层的比值为102.0％；冷侧吸热量涂层与不涂层的比值为101.3％，两侧的换热量涂层换热器都超过了不涂层的。
5.第三周到第五周一直补加结垢剂，而且增加了硫酸镁500g，热侧放热量涂层与不涂层的比值前四周一直增加，第五周略有下降；冷侧吸热量涂层与不涂层的比值一直在增加，第五周达到110.3％。
6.通过以上运行可知无涂层换热器在逐渐结垢，而涂层换热器没有结垢，或结垢远低于无涂层换热器。
7.拆检结垢情况：
(1)运行前，涂层换热器板片30片称总重量17885g，热侧加结垢剂、冷侧工业循环水，运行38天后，30片称总重量17895g，结垢10g。
(2)运行前，未涂层换热器板片及隔板共31片称总重量18070g，热侧加结垢剂、冷侧工业循环水，运行38天后，31片称总重量18290g，结垢220g。
两台换热器通过装置进行对比试验测试采集的数据列于表1和表2中。
表1热水侧运行记录及放热量对比试验数据
表2冷水侧运行记录及吸热量对比试验数据
表中数据计算公式：q＝g1c(t1-t2)＝g2c(t2-t1)，式中：
g1涂——涂层换热器热介质流量，l/h；
c——循环液的比热容；
t1涂——涂层换热器热介质进口温度，℃；
t2涂——涂层换热器热介质出口温度，℃；
δt涂——涂层换热器热介质进出口温度差，℃；
q涂1——涂层换热器热介质放热量，千卡。
g1无——无涂层换热器热介质流量，l/h；
t1无——无涂层换热器热介质进口温度，℃；
t2无——无涂层换热器热介质出口温度，℃；
δt无——无涂层换热器热介质进出口温度差，℃；
q无1——无涂层换热器热介质放热量，千卡。
g2涂——涂层换热器冷介质流量，l/h；
t1涂——涂层换热器冷介质进口温度，℃；
t2涂——涂层换热器冷介质出口温度，℃；
δt涂——涂层换热器冷介质进出口温度差，℃；
q涂2——涂层换热器冷介质放热量，千卡；
g2无——无涂层换热器冷介质流量，l/h；
t1无——无涂层换热器冷介质进口温度，℃；
t2无——无涂层换热器冷介质出口温度，℃；
δt无——无涂层换热器冷介质进出口温度差，℃；
q无2——无涂层换热器冷介质放热量，千卡。
本发明实施例利用冷介质支管、热介质支管与两台或多台换热器的相连，可以实现两台或多台换热器在流量、温度、差压等基础数据的实验对比，提高测试的准确性，利用计算可对比多台换热器的总传热系数等热工性能和阻力特性。同时，本发明实施例通过利用冷介质支管、热介质支管结构，使换热器中流入的介质成份相同，在长期运行下，可以进行换热器的结垢、腐蚀性比较，适用于涂层换热器与无涂层换热器产品的性能与效率比较及防护性能比较。此外，本发明实施例的结构简单，同时可以确保两个换热器流入的冷、热介质温度相同，使两个换热器在同样条件下进行换热，提高换热器测试的准确性。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解，技术人员阅读本申请说明书后依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，但这些修改或变更均未脱离本发明申请待批权利要求保护范围之内。
1.一种换热器热效能对比试验测试装置，其特征在于，所述换热器热效能对比试验测试装置包括冷介质循环系统、热介质循环系统，所述冷介质循环系统包括冷介质循环管，所述冷介质循环管包括冷介质循环主管、冷介质循环支管组，所述冷介质循环支管组由不少于两个的冷介质支管组成，所述冷介质循环主管分别与各个冷介质循环支管相连，所述热介质循环系统包括热介质循环管，所述热介质循环管包括热介质循环主管、热介质循环支管组，所述热介质循环支管组由由不少于两个的热介质支管组成，所述热介质循环主管分别与各个热介质循环支管相连，所述冷介质支管、热介质支管组成换热结构，所述换热结构还设有换热器，所述换热器分别与热介质支管、冷介质支管相连。
2.根据权利要求1所述的换热器热效能对比试验测试装置，其特征在于，所述冷介质循环系统还包括冷介质循环泵、冷却机，所述冷介质循环泵、冷却机安装在冷介质循环主管上。
3.根据权利要求1所述的换热器热效能对比试验测试装置，其特征在于，所述热介质循环系统还包括热介质循环泵、加热器，所述热介质循环泵、加热器安装在热介质循环主管上。
4.根据权利要求2所述的换热器热效能对比试验测试装置，其特征在于，所述冷却机为压缩式冷却机或吸收式制冷冷却机。
5.根据权利要求3所述的换热器热效能对比试验测试装置，其特征在于，所述加热器为电加热器、电磁加热器、感应加热器或蒸汽加热器。
6.根据权利要求1所述的换热器热效能对比试验测试装置，其特征在于，所述冷介质循环主管和/或热介质循环主管上还设有阀门，所述阀门选自球阀、闸阀、蝶阀、柱塞阀、截止阀中的一种或多种。
7.根据权利要求1所述的换热器热效能对比试验测试装置，其特征在于，所述冷介质循环主管和/或热介质循环主管上还设有流量计量器，所述流量计量器选自水表、流量计中的一种或多种。
8.根据权利要求1所述的换热器热效能对比试验测试装置，其特征在于，所述冷介质循环主管和/或热介质循环主管上还设有流量调节阀门，所述流量调节阀门选自节流阀、调速阀、截止阀、闸阀中的一种或多种。
9.一种权利要求1所述换热器热效能对比试验测试装置的测试方法，其特征在于，所述冷介质循环主管、热介质循环主管内的介质为水，且所述水中含有0.05-1％的结垢剂，所述结垢剂选自无机盐、金属氧化物中的一种或多种。
10.根据权利要求9所述的测试方法，其特征在于，所述结垢剂选自碳酸钙、三氧化二铁、硫酸镁中的一种或多种。
技术总结