關(guān)于換熱器能效檢測(cè)方法探析

劉睿

摘 要：本文針對(duì)換熱器能效檢測(cè)方法進(jìn)行探析，對(duì)換熱器檢測(cè)方法和原理的深入研究，致力于對(duì)換熱器的節(jié)能減排，使換熱器為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和能源節(jié)約方面作出自己的貢獻(xiàn)，為換熱器在今后的研究發(fā)展奠定一定的基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：換熱器；能效檢測(cè)；檢測(cè)方法；節(jié)能減排

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.21.007

0 引言

在我國(guó)北方，熱力站中的換熱器在城市供暖中起到了重要的作用，換熱器的效率高低就決定了城市對(duì)于能源的轉(zhuǎn)換效率高低，提高換熱器的換熱效率對(duì)于提高城市的供暖質(zhì)量，降低能源消耗都有重要的意義。

1 換熱器能效綜合評(píng)價(jià)模型

（1）換熱器能效評(píng)價(jià)模型。我們首先需要建立一個(gè)影響待評(píng)價(jià)對(duì)象的各種因素組成的集合，這個(gè)集合我們稱之為評(píng)因素集。我們將評(píng)價(jià)結(jié)果U作為一個(gè)集合，U中包含了的它的子集U1、U2、U3，U1代表設(shè)計(jì)因素，U2代表制造因素，U3代表運(yùn)行因素。每個(gè)子集中又包含各自的子集，設(shè)計(jì)因素U1中包含了介質(zhì)流速、冷熱端溫差（u11），設(shè)備的結(jié)構(gòu)、形式、材質(zhì)、厚度和傳熱面積預(yù)留系數(shù)（u12），新型、高效換熱設(shè)備（u13），防垢、清洗（u14）；制造因素U2中包含了制造標(biāo)準(zhǔn)與當(dāng)前標(biāo)準(zhǔn)（u21），制造工藝文件、資料規(guī)范性與齊全性（u22），零部件加工質(zhì)量檢測(cè)手段與檢測(cè)水平（u23），工業(yè)換熱設(shè)備的裝配質(zhì)量與檢測(cè)水平（u24）；運(yùn)行因素U3中包含了定期檢查、維修設(shè)備，附件保持完好（u31），定期檢修、更換計(jì)量?jī)x表（u32），保溫，保冷測(cè)定分析，定期檢查冷熱損失（u33），清除污垢、附著物（u34）。

這些集合可以用數(shù)學(xué)表達(dá)式來更清楚的表示它們們之間的關(guān)系，數(shù)學(xué)表達(dá)式如下：

U={U1，U2，U3}，其中U1，U2，U3又包含了各自的子集，即U1={U11，U12，U13，U14}，U2={U21，U22，U23，U24}，U3={U31，U32，U33，U34}。

在建立好因素集合之后，我們需要建立的是評(píng)價(jià)集合，所謂評(píng)價(jià)集合就是各種評(píng)價(jià)結(jié)果組成的一個(gè)集合，這些評(píng)價(jià)結(jié)果包括v1（好），v2（較好），v3（一般），v4（差）四種，因此評(píng)價(jià)集合的表達(dá)式可以并表示為V={v1，v2，v3，v4}。

（2）構(gòu)建權(quán)重關(guān)系。確定權(quán)重的方法有許多，例如專家估測(cè)法、頻數(shù)統(tǒng)計(jì)法、相關(guān)系數(shù)法、變異系數(shù)法、夾角余弦賦權(quán)法、熵值法、主客觀綜合賦權(quán)法、兩兩比較法等等，若要直接給出給因素的權(quán)重往往需要大量的數(shù)據(jù)以及豐富的經(jīng)驗(yàn)，我們可以采取的是比較任意兩個(gè)因素之間的相對(duì)權(quán)重，在本文中采取兩兩比較法來加以研究。

我們可以設(shè)ui1，ui2，…uin是與上層因素Ui關(guān)聯(lián)的n個(gè)因素，對(duì)于j，k=1，2…n，以ajkI表示uij與uik關(guān)于Ui的影響比值。這樣就得到了這n個(gè)因素關(guān)于Ui的兩兩比較的判斷矩陣。

2 試驗(yàn)與數(shù)據(jù)處理分析

2.1 試驗(yàn)與模擬方案

（1）試驗(yàn)。本文采取的試驗(yàn)設(shè)備是地埋管換熱器，試驗(yàn)分兩組進(jìn)行，都采用連續(xù)運(yùn)行方式，試驗(yàn)1為U埋管間距5m夏季試驗(yàn)，試驗(yàn)2是U埋管間距3m夏季試驗(yàn)，試驗(yàn)1采用的工作井為1#、2#、4#、5#，測(cè)試井為3#，試驗(yàn)時(shí)間為20天。試驗(yàn)1進(jìn)行完后再進(jìn)行試驗(yàn)2，但需要注意的是在進(jìn)行試驗(yàn)2之前需要等待土壤恢復(fù)初始溫度，這個(gè)過程需要10天，試驗(yàn)2的的工作井選擇2#、4#、6#、8#，測(cè)試井選擇10#，試驗(yàn)時(shí)間與試驗(yàn)1相同，也為20天。整個(gè)實(shí)驗(yàn)的目的是為了研究試驗(yàn)過程中土壤溫度的變化情況以及地下埋管換熱器熱量的變化情況，將兩組試驗(yàn)得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析，從而與模擬計(jì)算的結(jié)果進(jìn)行對(duì)面，驗(yàn)證本文選擇的模擬方案的可靠性。

（2）模擬方案。為了保證模擬的準(zhǔn)確度，模擬的采取與試驗(yàn)同時(shí)進(jìn)行的方案，模擬中各項(xiàng)參數(shù)根據(jù)試驗(yàn)中的各項(xiàng)條件來設(shè)定，保證與實(shí)驗(yàn)的條件一致。模擬中地下埋管的材料選取與試驗(yàn)相同的PE管，PE管的參數(shù)如下：外徑35cm，管壁厚度為5cm。

模擬方案中選擇的數(shù)值模擬軟件為Fluent，在利用Fluent進(jìn)行數(shù)值模擬時(shí)，設(shè)定的各項(xiàng)參數(shù)如下：埋管中的流體介質(zhì)設(shè)置為水，水的密度選擇998kg/m3，比熱容選擇4200J/（kg· k），埋管內(nèi)的水流速設(shè)置為2m/s，埋管的埋設(shè)深度為60m，埋管進(jìn)口溫度設(shè)置為35℃，模型的邊界條件根據(jù)具體情況可進(jìn)行改動(dòng)，模擬的時(shí)間與試驗(yàn)時(shí)間相同，為20天。數(shù)值模擬與試驗(yàn)的目的相同，都是為了分析埋管周圍土壤的溫度變化情況以及埋管換熱器熱量的變化情況，將試驗(yàn)與數(shù)值模擬的結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析，具有更高的可靠性。

2.2 結(jié)果分析

試驗(yàn)的結(jié)果中埋管周圍不同深度的土壤溫度變化情況如下：試驗(yàn)的前5天土壤的溫度上升較快，這是由于剛進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，埋管的溫度與土壤溫度的溫差較大；第5至試驗(yàn)結(jié)束土壤溫度上升率有所下降，這是由于在埋管與土壤之間進(jìn)行熱交換后，土壤的溫度上升，土壤與埋管之間的溫差縮小，因此土壤的溫度上升率下降。不同深度的土壤溫度變化率也不同，這是由于不同深度的土壤自身的溫度值不同，越深的土壤與埋管的溫差越小，因此溫度變化率也越小。

3 結(jié)論

本文首先建立了換熱器的能效綜合評(píng)價(jià)模型，詳細(xì)地論述了綜合模型中采取的權(quán)重確定方法，然后通過試驗(yàn)和數(shù)值模擬同時(shí)對(duì)地下埋管換熱器的換熱特性進(jìn)行了研究，通過研究得出一些數(shù)據(jù)，在將試驗(yàn)與數(shù)值模擬的結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析，兩者的基本吻合證明了試驗(yàn)與數(shù)值模擬的結(jié)果可靠，具有有一定的價(jià)值。換熱器的能效檢測(cè)對(duì)于換熱器的節(jié)能改造以及能源的節(jié)約都有十分重要的意義，因此值得我們進(jìn)一步的研究與探討。

參考文獻(xiàn)：

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