一种换热器换热性能的监测系统及方法与流程

本发明涉及换热器性能监测，具体为一种换热器换热性能的监测系统及方法。

背景技术：

1、换热器是一种通过热传导和对流在两种或多种流体之间传递热量的设备，广泛应用于工业和日常生活中的暖通空调、化工、石油等领域，用于提高能源利用效率和实现温度控制。常见类型包括管壳式、板式和双管式换热器，换热器在提高系统的能源利用率、降低能耗以及保护环境等方面具有重要意义。

2、目前，通常是依靠在换热器内安装传感器对换热器的换热性能进行监测，判断换热器换热性能是否出现异常，但换热器的效率会受到外部环境的干扰，而导致最终检测换热器换热性能数值出现偏差，导致结果不精准，增加误判的几率。

技术实现思路

1、(一)解决的技术问题

2、针对现有技术的不足，本发明提供了一种换热器换热性能的监测系统及方法，具备提高了结果的精准，降低误判的几率等优点，解决了上述的问题。

3、(二)技术方案

4、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种换热器换热性能的监测方法，包括以下步骤：

5、s1、采集换热器外部环境温度数据以及风速数据，获取换热器换热管道进口的流体温度、换热器换热管道出口的流体温度、换热管道进口流体压力以及换热管道出口流体压力；

6、s2、根据换热器换热管道进口的流体温度和换热器换热管道出口的流体温度计算进出口流体温度差，根据换热管道进口流体压力、换热管道出口流体压力、已知流体的密度和换热管道横截面积计算质量流量；

7、s3、根据进出口流体温度差和质量流量计算换热器传递热量；

8、s4、根据外部环境温度数据以及风速数据计算环境对换热影响系数；

9、s5、根据换热管道横截面积、质量流量和已知流体的密度计算流体流速，根据流体流速计算换热器换热系数；

10、s6、根据换热器换热系数和换热影响系数计算换热器在当前环境下的传热系数，并根据传热系数计算换热器的传热量；

11、s7、当计算得出换热器的传热量后，将其与换热器的设计传热量结合计算传热效率，并根据传热效率判断传热性能是否异常，当出现异常时，发出预警提示。

12、优选的，所述外部环境温度数据表示为ww，所述风速数据表示为wf，所述换热管道进口的流体温度表示为jw，所述换热器换热管道出口的流体温度表示为cw，所述换热管道进口流体压力表示为jy，所述换热管道出口流体压力表示为cy。

13、优选的，所述进出口流体温度差计算表达式如下：

14、δwc＝cw-jw

15、公式中，δwc表示进出口流体温度差；

16、所述质量流量计算表达式如下：

17、

18、公式中，lx表示流量系数，(cy-jy)表示换热管道出口流体压力和换热管道进口流体压力的差值，md表示已知流体的密度，jm表示换热管道横截面积，l表示为质量流量。

19、优选的，所述换热器传递热量计算表达式如下：

20、cr＝l*br*δwc

21、公式中，cr表示为换热器传递热量，br表示为恒定压力下的单位质量流体的比热容，该数值为已知的数值。

22、优选的，所述环境对换热影响系数计算表达式如下：

23、

24、公式中，cw-ww表示换热器换热管道出口的流体温度和外部环境温度数据的温度差值，表示幂指数，hyx表示为环境对换热影响系数。

25、优选的，所述流体流速计算表达式如下：

26、

27、公式中，md*jm表示在单位时间内截面积jm的每单位大小所携带的流体的质量，表示质量流量除以单位时间内截面积jm的每单位大小所携带的流体的质量得出流体流速，流体流速表示为ls。

28、优选的，所述换热器换热系数计算表达式如下：

29、

30、公式中，cd表示换热器换热管道的长度，μ表示流体的动态粘度，hr表示换热器换热系数，换热器换热管道的长度cd由不同规格的换热器决定，流体的动态粘度μ由流体的类型所决定，两者均为已知数值。

31、优选的，所述当前环境下的传热系数计算表达式如下：

32、

33、公式中，表示换热器内部的热传递热阻，表示换热器外部的热传递热阻，表示换热器内部的热传递热阻和换热器外部的热传递热阻的和，即为总热阻，表示单位时间内截面积jm通过的热量，crx表示当前环境下的传热系数；

34、所述换热器的传热量计算表达式如下：

35、rl＝crx*jm*δwc

36、公式中，crx*jm*δwc在当前环境温度和风速下条件下换热器的热传递能力，即为换热器的传热量，换热器的传热量表示为rl。

37、优选的，所述传热效率计算表达式如下：

38、

39、公式中，ll表示换热器的设计传热量，表示换热器的传热量和换热器的设计传热量的比值，即为传热效率，rxl表示传热效率。

40、一种换热器换热性能的监测系统，：包括换热器内部数据采集单元、换热器外部数据采集单元、数据处理单元以及预警单元；

41、所述换热器内部数据采集单元用于获取换热器换热管道进口的流体温度、换热器换热管道出口的流体温度、换热管道进口流体压力以及换热管道出口流体压力；

42、所述换热器外部数据采集单元用于采集换热器外部环境温度数据以及风速数据；

43、所述换热器内部数据采集单元和换热器外部数据采集单元将采集到的数据发送至数据处理单元；

44、所述数据处理单元用于对采集的数据进行处理，得出传热效率，根据计算得出的传热效率判断换热器换热性能是否出现异常，当传热效率出现异常时，判定换热器换热性能出现异常，生成异常信号并发送至预警单元；

45、所述预警单元接收到异常信号后，发出警报。

46、与现有技术相比，本发明提供了一种换热器换热性能的监测系统及方法，具备以下有益效果：

47、本发明通过采集换热器外部环境温度数据和风速数据，并根据这些数据计算环境对换热影响系数，同时，采集换热器的换热管道进口的流体温度、换热器换热管道出口的流体温度、换热管道进口流体压力以及换热管道出口流体压力，并根据这些数据计算换热器换热系数，将换热器换热系数和环境对换热影响系数结合计算当前环境下的传热系数，并根据该系数计算当前换热器的传热量，根据当前换热器的传热量和换热器的设计热量结合计算传热效率，根据传热效率判断换热器是否异常，从而，可以结合换热器所处环境因素来判断换热器换热效率是否异常，提高了结果的精准，降低误判的几率。

技术特征：

1.一种换热器换热性能的监测方法，其特征在于：包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种换热器换热性能的监测方法，其特征在于：所述外部环境温度数据表示为ww，所述风速数据表示为wf，所述换热管道进口的流体温度表示为jw，所述换热器换热管道出口的流体温度表示为cw，所述换热管道进口流体压力表示为jy，所述换热管道出口流体压力表示为cy。

3.根据权利要求1所述的一种换热器换热性能的监测方法，其特征在于：所述进出口流体温度差计算表达式如下：

4.根据权利要求3所述的一种换热器换热性能的监测方法，其特征在于：所述换热器传递热量计算表达式如下：

5.根据权利要求4所述的一种换热器换热性能的监测系统及方法，其特征在于：所述环境对换热影响系数计算表达式如下：

6.根据权利要求5所述的一种换热器换热性能的监测系统及方法，其特征在于：所述流体流速计算表达式如下：

7.根据权利要求6所述的一种换热器换热性能的监测系统及方法，其特征在于：所述换热器换热系数计算表达式如下：

8.根据权利要求7所述的一种换热器换热性能的监测系统及方法，其特征在于：所述当前环境下的传热系数计算表达式如下：

9.根据权利要求9所述的一种换热器换热性能的监测系统及方法，其特征在于：所述传热效率计算表达式如下：

10.一种换热器换热性能的监测系统，其特征在于：包括换热器内部数据采集单元、换热器外部数据采集单元、数据处理单元以及预警单元；

技术总结
本发明涉及换热器性能监测技术领域，且公开了一种换热器换热性能的监测系统及方法。该一种换热器换热性能的监测系统及方法，通过采集换热器外部环境温度数据和风速数据，并根据这些数据计算环境对换热影响系数，同时，采集换热器的换热管道进口的流体温度、换热器换热管道出口的流体温度、换热管道进口流体压力以及换热管道出口流体压力，将换热器换热系数和环境对换热影响系数结合计算当前环境下的传热系数，并根据该系数计算当前换热器的传热量，根据当前换热器的传热量和换热器的设计热量结合计算传热效率，根据传热效率判断换热器是否异常结合换热器所处环境因素来判断换热器换热效率是否异常，提高了结果的精准，降低误判的几率。

技术研发人员：王晓雷
受保护的技术使用者：江苏通盛换热器有限公司
技术研发日：
技术公布日：2025/4/7