CN103940848A - 换热设备的热阻监测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种换热设备的热阻监测方法，属于循环***的污垢监测领域，本发明通过温度传感器采集换热器的冷水进水管温度值、换热器的冷水出水管温度值、换热器的热水进水管温度值和换热器的热水出水管温度值；在换热器的热水回路和冷水回路分别设置流量计，通过流量计采集换热器的热水换热流量和冷水换热流量，然后根据测得的温度值和流量值进行计算测出热阻值。其能够对换热设备中的热阻进行高效、准确的监测，能够配合水溶液的电导率、pH值构建出更加准确的电磁脉冲污垢处理评价方法。

Description

换热设备的热阻监测方法

技术领域

本发明属于循环***的污垢监测领域，特别是涉及一种换热设备的热阻监测方法。

背景技术

换热设备是工业生产中最常见的热工设备之一，广泛应用于电力、化工、石油、冶金等行业。它既是保证工艺流程和条件所使用的设备，也是实现热回收和开发利用工业二次能源的主要设备。调查表明，90％以上的换热设备都存在不同程度的污垢问题。污垢造成的危害是如此之大，所以得到了各国学者们广泛的关注和研究。目前，常用的阻垢和除垢方法归结为化学方法和物理方法，化学方法主要为向水中投加药品，物理方法包含机械除垢阻垢法、磁化法、超声波法和高频电磁脉冲法等。其中，高频电磁脉冲法由于操作简单、绿色环保、投资小等特点得到了广泛的研究，在工业生产和日常生活中具有广阔的应用前景，但是其机理研究在国内外争议颇多，阻垢理论不太成熟，导致高频脉冲阻垢技术的推广应用进展缓慢。相对于水处理技术的发展，污垢监测技术的发展是相对落后的，造成用户无法高效阻垢，甚至制约着整个水处理行业的进一步发展。

目前，常用的阻垢效果评价法有直接观察法、挂片法等，在实验中也用水溶液的电导率、pH值等参数来说明阻垢效果，但相对于阻垢技术的发展而言，阻垢评价方法的研究进展非常缓慢，不利于研究者选用更适合的阻垢方式，制约着阻垢技术和整个水处理行业的进一步发展。而阻垢效果的评价需要应用监测换热设备的污垢热阻，现有技术中没有一种能够有效、准确进行热阻监测的方法。因此，十分有必要研制一种高效、直观、精确的污垢热阻监测方法，以使得以热阻监测为依据构建全面的、高效的电磁脉冲阻垢除垢评价方法成为可能。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种更加精确的热阻监测方法。

为实现上述目的，本发明提供了一种换热设备的热阻监测方法，包括以下步骤：

步骤一、在换热器的冷水进水管、换热器的冷水出水管、换热器的热水进水管和换热器的热水出水管分别设置温度传感器，通过温度传感器采集换热器的冷水进水管温度值、换热器的冷水出水管温度值、换热器的热水进水管温度值和换热器的热水出水管温度值；在换热器的热水回路和冷水回路分别设置流量计，通过流量计采集换热器的热水换热流量和冷水换热流量；

步骤二、换热器的冷水进水管温度值为T_c,i,换热器的冷水出水管温度值为T_c,o，换热器的热水进水管温度值为T_h,i，换热器的热水出水管温度值为T_h,o；

设定换热器热水进水管温度与冷水出水管温度的差值为ΔT₁，换热器的热水出水管温度与冷水进水管温度的差值为ΔT₂，计算ΔT₁＝T_h,i-T_c,o和ΔT₂＝T_h,o-T_c,i分别得到换热器冷热水管进出口的温度差值；

步骤三、设定初始状态下的换热系数为U_i，结垢状态下的换热系数为U_f，初始状态下的标准换热流量为q_i，结垢状态下的标准换热流量为q_f；

计算得到初始状态下的换热系数U_i；

计算得到结垢状态下的换热系数U_f；

步骤四、设定待测热阻为R_f，计算得到热阻。

采用以上技术方案，本发明能够对换热设备中的热阻进行高效、准确的监测，能够配合水溶液的电导率、pH值构建出更加准确的电磁脉冲污垢处理评价方法。

较佳的，设定初始状态下的冷水管换热系数为U_i，结垢状态下的冷水管换热系数为U_f，初始状态下的换热流量为q_i，结垢状态下的换热流量为q_f；

计算得到初始状态下的冷水管换热系数为U_i；

计算得到结垢状态下的冷水管换热系数为U_f。

本发明的有益效果是：本发明能够对换热设备中的热阻进行高效、准确的监测，能够构建出更加准确的电磁脉冲污垢处理评价方法。

附图说明

图1是本发明一具体实施方式中换热设备的结构示意图。

图2是本发明的流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

如图1所示，本实施例中针对的换热设备为一种循环冷却水***，该循环冷却水***包括低温恒温水箱1、冷水泵2、套管式换热器3、热水箱4、热水泵5、第一流量计6、第二流量计7、处理器8、第一温度传感器9、第二温度传感器10、第三温度传感器11、第四温度传感器12、水处理腔17和高频信号发生器18。

所述低温恒温水箱1的出水端连接冷水泵2的入口，所述冷水泵2的出口通过水处理腔17的入口，所述水处理腔17的出口通过管道连通所述套管式换热器3的冷水入水管，所述套管式换热器3的冷水出水管通过管道连通所述低温恒温水箱1的入水端，所述套管式换热器3与低温恒温水箱1之间的管路上设置有第一流量计6，所述套管式换热器3的冷水入水管上设置有第一温度传感器9，所述套管式换热器3的冷水出水管上设置有第二温度传感器10。所述热水箱4的出水端连通所述热水泵5的入口，所述热水泵5的出口通过管道连通所述套管式换热器3的热水入水管，所述套管式换热器3的热水出水管通过管道连通所述热水箱4的入水端，所述热水泵5与所述套管式换热器3之间的管路上设置有第二流量计7，所述套管式换热器3的热水入水管上设置有第三温度传感器11，所述套管式换热器3的热水出水管上设置有第四温度传感器12。所述第一流量计6、第二流量计7、第一温度传感器9、第二温度传感器10、第三温度传感器11和第四温度传感器12均与处理器8连接，所述第一流量计6、第二流量计7、第一温度传感器9、第二温度传感器10、第三温度传感器11和第四温度传感器12分别传送检测信号给所述处理器8。冷水和热水通过套管式换热器3进行热交换，热水箱4对经套管式换热器3冷却后的热水进行加热，低温恒温水箱1则对经套管式换热器3加热后的冷水进行冷却。为了保证流量的持续可调，低温恒温水箱1还通过第一旁路管道连通所述套管式换热器3的冷水入水管，该第一旁路管道上设置有第一阀门13；热水箱4还通过第二旁路管道连通所述套管式换热器3的热水入水管，该第二旁路管道上设置有第二阀门14。由于本发明设计了从水泵出来直接回水箱的旁路，可以通过调节旁路的阀门实现对流过换热器的水流量调节。本实施例中，所述处理器采用单片机实现，处理器8双向连接有上位机15和显示装置16，处理器8将检测数据发送给上位机且处理器8还发送数据给显示装置16进行显示。为了对冷水回路中进行阻垢处理，在冷水回路中设置有水处理腔17，所述水处理腔17为圆柱形腔体，该腔体为导电材料，其外壳为所述阴极，在腔体的正中间轴向设置有一根金属棒，该金属棒为阳极。采用圆柱形腔体，腔体为导电材料。具体实施时，所述阳极为置于水管正中间的一根不锈钢棒，外壳作为阴极。高频信号发生器18的输出的高频信号加在阳极和阴极之间，这样可以在极间形成电流的回路，流经处理腔的液体作为动态负载。当冷却水流经过带有高频电磁场的水处理腔时，吸收电磁能量，从而提高冷却水的活化性，改变碳酸钙晶体的结构和生成速率，起到阻垢的作用。

如图2所示，一种换热设备的热阻监测方法，包括以下步骤：

步骤一、在换热器的冷水进水管、换热器的冷水出水管、换热器的热水进水管和换热器的热水出水管分别设置温度传感器，通过温度传感器采集换热器的冷水进水管温度值、换热器的冷水出水管温度值、换热器的热水进水管温度值和换热器的热水出水管温度值；在换热器的热水回路和冷水回路分别设置流量计，通过流量计采集换热器的热水换热流量和冷水换热流量。

步骤二、设定换热器的冷水进水管温度值为T_c,i,换热器的冷水出水管温度值为T_c,o，换热器的热水进水管温度值为T_h,i，换热器的热水出水管温度值为T_h,o；

设定换热器热水进水管温度与冷水出水管温度的差值为ΔT₁，换热器的热水出水管温度与冷水进水管温度的差值为ΔT₂，计算ΔT₁＝T_h,i-T_c,o和ΔT₂＝T_h,o-T_c,i分别得到换热器冷热水管进出口的温度差值；

步骤三、设定初始状态下的换热系数为U_i，结垢状态下的换热系数为U_f，初始状态下的标准换热流量为q_i，结垢状态下的标准换热流量为q_f；

计算得到初始状态下的换热系数U_i；

计算得到结垢状态下的换热系数U_f；

步骤四、设定待测热阻为R_f，计算得到热阻。

所述步骤四中，设定初始状态下的冷水管换热系数为U_i，结垢状态下的冷水管换热系数为U_f，初始状态下的换热流量为q_i，结垢状态下的换热流量为q_f；

计算得到初始状态下的冷水管换热系数为U_i；

计算得到结垢状态下的冷水管换热系数为U_f。

本实施例中，初始状态下的标准换热流量q_i为初始状态下的冷水换热流量，结垢状态下的标准换热流量q_f为结垢状态下的冷水换热流量，初始状态下的冷水换热流量q_i以及结垢状态下的冷水换热流量q_f均将通过第一流量计6测量得到。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (2)

1.一种换热设备的热阻监测方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤一、在换热器的冷水进水管、换热器的冷水出水管、换热器的热水进水管和换热器的热水出水管分别设置温度传感器，通过温度传感器采集换热器的冷水进水管温度值、换热器的冷水出水管温度值、换热器的热水进水管温度值和换热器的热水出水管温度值；在换热器的热水回路和冷水回路分别设置流量计，通过流量计采集换热器的热水换热流量和冷水换热流量；

步骤二、设定换热器的冷水进水管温度值为T_c,i,换热器的冷水出水管温度值为T_c,o，换热器的热水进水管温度值为T_h,i，换热器的热水出水管温度值为T_h,o；

设定换热器热水进水管温度与冷水出水管温度的差值为ΔT₁，换热器的热水出水管温度与冷水进水管温度的差值为ΔT₂，计算ΔT₁＝T_h,i-T_c,o和ΔT₂＝T_h,o-T_c,i分别得到换热器冷热水管进出口的温度差值；

步骤三、设定初始状态下的换热系数为U_i，结垢状态下的换热系数为U_f，初始状态下的标准换热流量为q_i，结垢状态下的标准换热流量为q_f；

计算得到初始状态下的换热系数U_i；

计算得到结垢状态下的换热系数U_f；

A为冷水管道的表面积；

步骤四、设定待测热阻为R_f，计算得到热阻。

2.如权利要求1所述的换热设备的热阻监测方法，其特征是：

所述步骤四中，设定初始状态下的冷水管换热系数为U_i，结垢状态下的冷水管换热系数为U_f，初始状态下的换热流量为q_i，结垢状态下的换热流量为q_f；

计算得到初始状态下的冷水管换热系数为U_i；

计算得到结垢状态下的冷水管换热系数为U_f。