CN118013884A - 一种核电站用蒸汽冷凝加热给水换热器的性能监督方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于核电站用换热器***评估技术领域，具体涉及一种核电站用蒸汽冷凝加热给水换热器的性能监督方法。包括如下步骤：步骤1：根据设计条件确定换热器基准参数、冷流体设计基准参数、热流体设计基准参数及环境基准参数；步骤2：采集换热器中冷流体的参数及热流体的参数；步骤3：在换热器状态最好的时候，使用采集到的数据，计算换热器稳定传热条件下，冷热流体间温度相差1K时，通过单位传热面积，单位时间所传递的热量，作为基准传热系数；步骤4：在换热器状态最好的时候，使用采集到的数据，计算换热器中冷侧流体获得的“可完全转换为其他能量的能量”与热侧流体失去的“可完全转换为其他能量的能量”之比,作为基准换热效率；步骤5：在日常工作时，使用采集到的数据，计算换热器运行工况下的传热系数。本发明的有益效果在于：成本低，本方法不需要增加建立专门的测试平台，也不需要增加额外的测点。
Description
技术领域
本发明属于核电站用换热器***评估技术领域，具体涉及一种核电站用蒸汽冷凝加热给水换热器的性能监督方法。
背景技术
换热器性能的评估通常在换热器性能测试***上进行，换热器性能测试***是为了测试换热器的流动换热性能而搭建的，需要较长的管道及其相应的流量计来测量冷流体流量和热流体流量，需要占用的空间较大，增加进出口结构来对接管道和换热器进出口，甚至有时候需要改变换热器尺寸或形状，因此远离了换热器实际运行工况，测试结果和实际运行情况有较大的区别，不能准确的反应实际换热器性能。
在一些换热器***中实际运行工况对换热器性能的影响较大，而且换热器又是***中的一部分。因此换热器性能测试***无法为每一个换热器提供准确地实际运行工况，而对每一个换热器搭建一个能够实现实际运行工况的换热器性能测试***成本太高，无法实现。
在实际运行的换热器***中评估测试换热器的换热性能具有较强的工程意义。
发明内容
本发明的目的是提供一种核电站用蒸汽冷凝加热给水换热器的性能监督方法，可根据***中现有的测点，分级实时评估换热器的性能，及时发现换热器的问题。克服了搭设换热器性能测试***的测试成本高、结果精度不够、不能实施测试的缺点。
本发明的技术方案如下：一种核电站用蒸汽冷凝加热给水换热器的性能监督方法，包括如下步骤：
步骤1：根据设计条件确定换热器基准参数、冷流体设计基准参数、热流体设计基准参数及环境基准参数；
步骤2：采集换热器中冷流体的参数及热流体的参数；
步骤3：在换热器状态最好的时候，使用采集到的数据，计算换热器稳定传热条件下，冷热流体间温度相差1K时，通过单位传热面积，单位时间所传递的热量作为基准传热系数；
步骤4：在换热器状态最好的时候，使用采集到的数据，计算换热器中冷侧流体获得的“可完全转换为其他能量的能量”与热侧流体失去的“可完全转换为其他能量的能量”之比作为基准换热效率；
步骤5：在日常工作时，使用采集到的数据，计算换热器运行工况下的传热系数
步骤6：计算当/>时，每隔1小时执行步骤8和步骤9一次；
步骤7：当或/>时，立即执行步骤8和步骤9；
步骤8：在日常工作时，使用采集到的数据，计算换热效率
步骤9：计算当/>时，表明换热性能无重大问题，不做处理；当/>时，表明换热器换热管有泄漏风险需进行检查；当/>换热器换热管污垢太多或有管道堵塞风险，需进行检查。
步骤2和5中，估算换热器的传热系数
其中：冷流体热流量：Qc＝Gc×ρc×Cpc×(tco-tci)；
Gc为冷流体体积流量m3/h；ρc为冷流体密度；Cpc为冷流体定压热容；tco为冷流体的出口温度；tci为冷流体的进口温度；传热面积：A＝n×π×D；n为传热管的个数；D为传热管的直径；
对数平均温差：其中thi＝tho＝ts；
tco为冷流体的出口温度；tci为冷流体的进口温度；thi为热流体的出口温度；tho为热流体的出口温度；ts为热流体的饱和温度。
步骤3和8中，估算换热器的换热效率
其中：Gc为冷流体体积流量m3/h；ρc为冷流体密度根据出入口设计温度平均温度取；Cpc为冷流体定压热容；Tco为冷流体的出口温度；Tci为冷流体的进口温度；T0为环境温度；Gso为热流体出口体积流量m3/h；Gsi为热流体进口体积流量m3/h；ρs为热流体密度；r为热流体的汽化潜热；Ts为热流体温度。
所述的步骤1中换热器基准参数包括传热管的直径D，传热管的个数n。
所述的步骤1中冷流体设计基准参数包括密度ρc，定压热容Cpc。
所述的步骤1中热流体设计基准参数包括密度ρs，出口温度tho＝ts，蒸汽的汽化潜热r。
所述的步骤2中换热器中冷流体的参数包括体积流量Gc，出口温度tco，进口温度tci。
所述的步骤2中热流体的参数包括进口体积流量Gsi、出口体积流量Gso。
本发明的有益效果在于：成本低，本方法不需要增加建立专门的测试平台，也不需要增加额外的测点。而目前换热器的性能测试则需要较长的管道及对应的流量计，而且需要进出口结构连接管道和换热器进出口，占用空间较大；测量结果精度高，和实际换热***的符合性强。本方法在***运行时即可实现测量和评估。而目前换热器的性能测试有时候需要改变换热器尺寸或形状；分级检测，检测速度快。由于计算传热系数K的计算量下，通过计算传热系数K可较快检测出换热器的异常工况，在检测出异常工况后，通过计算精度更高但计算量大的换热效率η可准确判断出故障类型。检测参数K和η物理意义明显，便于理解。可编制计算机程序，实现自动化监督；本方法不影响***的正常运行状态。
附图说明
图1为换热器结构示意图。
图中：1冷流体出口，2热流体入口，3折流板，4传热管，5热流体出口，6冷流体入口。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细说明。
一种核电站用蒸汽冷凝加热给水换热器的性能监督方法，包括如下步骤：
步骤1：根据设计条件确定换热器基准参数(传热管的直径D，传热管的个数n)、冷流体设计基准参数(密度ρc，定压热容Cpc)、热流体设计基准参数(密度ρs，出口温度tho＝ts，蒸汽的汽化潜热r)及环境基准参数(环境温度T0)；
步骤2：采集换热器中冷流体的参数(体积流量Gc，出口温度tco，进口温度tci)及热流体的参数(进口体积流量Gsi、出口体积流量Gso)；
步骤3：在换热器状态最好的时候(如安装、调试完后)，使用采集到的数据，计算换热器稳定传热条件下，冷热流体间温度相差1K时，通过单位传热面积，单位时间所传递的热量(即传热系数)作为基准传热系数；
步骤4：在换热器状态最好的时候(如安装、调试完后)，使用采集到的数据，计算换热器中冷侧流体获得的“可完全转换为其他能量的能量”与热侧流体失去的“可完全转换为其他能量的能量”之比(即换热效率)作为基准换热效率；
步骤5：在日常工作时，使用采集到的数据，计算换热器运行工况下的传热系数
步骤6：计算当/>时，每隔1小时执行步骤8和步骤9一次；
步骤7：当或/>时，立即执行步骤8和步骤9；
步骤8：在日常工作时，使用采集到的数据，计算换热效率
步骤9：计算当/>时，表明换热性能无重大问题，不做处理；当/>时，表明换热器换热管有泄漏风险需进行检查；当/>换热器换热管污垢太多或有管道堵塞风险，需进行检查。
步骤2和5中，估算换热器的传热系数
其中：冷流体热流量：Qc＝Gc×ρc×Cpc×(tco-tci)；
Gc为冷流体体积流量m3/h；ρc为冷流体密度(根据出入口设计温度平均温度取，水在70℃时为978kg/m3)；Cpc为冷流体定压热容(水为4.2kJ/(kg.K))；tco为冷流体的出口温度；tci为冷流体的进口温度；传热面积：A＝n×π×D；n为传热管的个数；D为传热管的直径；
对数平均温差：其中thi＝tho＝ts；
tco为冷流体的出口温度；tci为冷流体的进口温度；thi为热流体的出口温度；tho为热流体的出口温度；ts为热流体的饱和温度(水蒸汽在设计压力下的饱和温度)。
步骤3和8中，估算换热器的换热效率
其中：Gc为冷流体体积流量m3/h；ρc为冷流体密度根据出入口设计温度平均温度取，水在70℃时为978kg/m3)；Cpc为冷流体定压热容(水为4.2kJ/(kg.K))；Tco为冷流体的出口温度(为tco+273)；Tci为冷流体的进口温度(为tci+273)；T0为环境温度(取室温25℃)；Gso为热流体出口体积流量m3/h；Gsi为热流体进口体积流量m3/h；ρs为热流体密度(取水蒸汽在设计压力和设计压力下的饱和温度对应的密度，水蒸汽在0.2Mpa(绝)和120.1℃时为1.1288kg/m3)；r为热流体(蒸汽)的汽化潜热(取水蒸汽在设计压力和设计压力下的饱和温度对应的汽化潜热，水蒸汽在0.2Mpa(绝)和120.1℃时为2201.7kJ/kg)；Ts为热流体温度(水蒸汽在设计压力下的饱和温度，水蒸汽在0.2Mpa(绝)为120.1+273＝393.1K)。
Claims (8)
1.一种核电站用蒸汽冷凝加热给水换热器的性能监督方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1：根据设计条件确定换热器基准参数、冷流体设计基准参数、热流体设计基准参数及环境基准参数；
步骤2：采集换热器中冷流体的参数及热流体的参数；
步骤3：在换热器状态最好的时候，使用采集到的数据，计算换热器稳定传热条件下，冷热流体间温度相差1K时，通过单位传热面积，单位时间所传递的热量作为基准传热系数；
步骤4：在换热器状态最好的时候，使用采集到的数据，计算换热器中冷侧流体获得的“可完全转换为其他能量的能量”与热侧流体失去的“可完全转换为其他能量的能量”之比作为基准换热效率；
步骤5：在日常工作时，使用采集到的数据，计算换热器运行工况下的传热系数
步骤6：计算当/>时，每隔1小时执行步骤8和步骤9一次；
步骤7：当或/>时，立即执行步骤8和步骤9；
步骤8：在日常工作时，使用采集到的数据，计算换热效率
步骤9：计算当/>时，表明换热性能无重大问题，不做处理；当/>时，表明换热器换热管有泄漏风险需进行检查；当/>换热器换热管污垢太多或有管道堵塞风险，需进行检查。
2.如权利要求1所述的一种核电站用蒸汽冷凝加热给水换热器的性能监督方法，其特征在于：
步骤2和5中，估算换热器的传热系数
其中：冷流体热流量：Qc＝Gc×ρc×Cpc×(tco-tci)；
Gc为冷流体体积流量m3/h；ρc为冷流体密度；Cpc为冷流体定压热容；tco为冷流体的出口温度；tci为冷流体的进口温度；传热面积：A＝n×π×D；n为传热管的个数；D为传热管的直径；
对数平均温差：其中thi＝tho＝ts；
tco为冷流体的出口温度；tci为冷流体的进口温度；thi为热流体的出口温度；tho为热流体的出口温度；ts为热流体的饱和温度。
3.如权利要求1所述的一种核电站用蒸汽冷凝加热给水换热器的性能监督方法，其特征在于：
步骤3和8中，估算换热器的换热效率
其中：Gc为冷流体体积流量m3/h；ρc为冷流体密度根据出入口设计温度平均温度取，；Cpc为冷流体定压热容；Tco为冷流体的出口温度；Tci为冷流体的进口温度；T0为环境温度；Gso为热流体出口体积流量m3/h；Gsi为热流体进口体积流量m3/h；ρs为热流体密度；r为热流体的汽化潜热；Ts为热流体温度。
4.如权利要求1所述的一种核电站用蒸汽冷凝加热给水换热器的性能监督方法，其特征在于：所述的步骤1中换热器基准参数包括传热管的直径D，传热管的个数n。
5.如权利要求1所述的一种核电站用蒸汽冷凝加热给水换热器的性能监督方法，其特征在于：所述的步骤1中冷流体设计基准参数包括密度ρc，定压热容Cpc。
6.如权利要求1所述的一种核电站用蒸汽冷凝加热给水换热器的性能监督方法，其特征在于：所述的步骤1中热流体设计基准参数包括密度ρs，出口温度tho＝ts，蒸汽的汽化潜热r。
7.如权利要求1所述的一种核电站用蒸汽冷凝加热给水换热器的性能监督方法，其特征在于：所述的步骤2中换热器中冷流体的参数包括体积流量Gc，出口温度tco，进口温度tci。
8.如权利要求1所述的一种核电站用蒸汽冷凝加热给水换热器的性能监督方法，其特征在于：所述的步骤2中热流体的参数包括进口体积流量Gsi、出口体积流量Gso。
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