ICS23.040

CCSJ04

41

河南省地方標(biāo)準(zhǔn)

DB41/T2780—2024

低溫?fù)Q熱裝置冷能利用效率評(píng)價(jià)導(dǎo)則

2024-11-07發(fā)布2025-02-06實(shí)施

河南省市場(chǎng)監(jiān)督管理局發(fā)布

DB41/T2780—2024

目次

前言.................................................................................II

1范圍...............................................................................1

2規(guī)范性引用文件....................................................................1

3術(shù)語(yǔ)和定義........................................................................1

4符號(hào)...............................................................................2

5基本要求...........................................................................3

6能效測(cè)試...........................................................................4

7能效評(píng)價(jià)...........................................................................6

附錄A（資料性）低溫?fù)Q熱裝置基本信息采集表.........................................7

附錄B（資料性）低溫?fù)Q熱裝置測(cè)試數(shù)據(jù)記錄表.........................................9

附錄C（資料性）能效計(jì)算公式......................................................10

附錄D（資料性）低溫?fù)Q熱裝置冷能利用效率測(cè)試評(píng)價(jià).................................11

I

DB41/T2780—2024

前言

本文件按照GB/T1.1-2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定起

草。

請(qǐng)注意本文件的某些內(nèi)容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機(jī)構(gòu)不承擔(dān)識(shí)別專利的責(zé)任。

本文件由河南省市場(chǎng)監(jiān)督管理局提出。

本文件由河南省承壓類特種設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)（HN/TC13）歸口。

本文件起草單位：河南省鍋爐壓力容器檢驗(yàn)技術(shù)科學(xué)研究院、南陽(yáng)理工學(xué)院。

本文件主要起草人：邢亞生、周紀(jì)龍、宋前進(jìn)、宋震、宋偉、張媛、張建東、劉瑩、張絢艷、李培

娟、秦立臣、楊紅軍、侯俊國(guó)。

II

DB41/T2780—2024

低溫?fù)Q熱裝置冷能利用效率評(píng)價(jià)導(dǎo)則

1范圍

本文件規(guī)定了低溫?fù)Q熱裝置能效測(cè)試及評(píng)價(jià)方法的術(shù)語(yǔ)和定義、符號(hào)、基本要求、能效測(cè)試、能效

評(píng)價(jià)。

本文件適用于工作壓力大于等于0.1MPa、介質(zhì)溫度為-196℃~-30℃的低溫?fù)Q熱裝置能效測(cè)試和

評(píng)價(jià)。

2規(guī)范性引用文件

下列文件中的內(nèi)容通過(guò)文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，

僅該日期對(duì)應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本

文件。

GB/T151熱交換器

GB/T26929壓力容器術(shù)語(yǔ)

GB50126工業(yè)設(shè)備及管道絕熱工程施工規(guī)范

GB50264工業(yè)設(shè)備及管道絕熱工程設(shè)計(jì)規(guī)范

SH/T3010石油化工設(shè)備和管道絕熱工程設(shè)計(jì)規(guī)范

3術(shù)語(yǔ)和定義

GB/T26929界定的以及下列術(shù)語(yǔ)和定義適用于本文件。

3.1

介質(zhì)物料

容器使用過(guò)程中的內(nèi)部盛裝物。

注1：使用過(guò)程可以指正常生產(chǎn)過(guò)程，也可以指切換再生、吹掃清洗等其它非正常生產(chǎn)過(guò)程。

注2：在正常生產(chǎn)過(guò)程中，習(xí)慣稱容器內(nèi)的內(nèi)裝介質(zhì)為物料。

注3：在過(guò)程工業(yè)中，因大部分介質(zhì)是以“流體”形式存在，所以在技術(shù)文件中也常以“流體”作為介質(zhì)或物料。

“流體”指氣體、液體、蒸汽以及它們的混合物，其中可含有一定量的固體懸浮物質(zhì)。

3.2

相變

物質(zhì)從一種相態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N相態(tài)。

注：此處相態(tài)包括氣相、液相和固相。

3.3

傳熱系數(shù)

穩(wěn)定傳熱條件下，冷熱流體間溫度相差1K時(shí)，通過(guò)單位傳熱面積、單位時(shí)間所傳遞的熱量。

3.4

壓力差

換熱壓力容器冷熱流體進(jìn)、出口之間的壓力變化量。

1

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3.5

溫度差

換熱壓力容器冷熱流體進(jìn)、出口之間的溫度變化量。

3.6

熱平衡

理想條件下，冷、熱流體進(jìn)行熱量交換時(shí)，熱流體釋放的熱量與冷流體吸收的熱量相等。

3.7

蒸發(fā)器

將介質(zhì)由液相轉(zhuǎn)變?yōu)闅庀嗟难b置。

3.8

冷凝器

將介質(zhì)由氣相轉(zhuǎn)變?yōu)橐合嗟难b置。

3.9

換熱介質(zhì)

熱交換過(guò)程中傳遞熱量的物質(zhì)。

3.10

低溫?fù)Q熱裝置

用于介質(zhì)溫度為-196℃~-30℃下實(shí)現(xiàn)熱量傳遞的設(shè)備。

4符號(hào)

本文件所用符號(hào)、單位及角標(biāo)見表1。

表1符號(hào)、單位及角標(biāo)

符號(hào)名稱單位說(shuō)明

A傳熱面積m2按照GB/T151計(jì)算

Cp定壓比熱容kJ/（kg?K）—

G體積流量m3/s氣體單位符號(hào)“m3”為標(biāo)準(zhǔn)立方米

Gm質(zhì)量流量kg/s—

h比焓kJ/kg—

K傳熱系數(shù)W/（m2?K）—

P壓力MPa—

r汽化潛熱kJ/kg—

T流體溫度K—

η冷量利用率%—

Tm流體平均溫度K—

?P壓力差MPa—

?Φ熱平衡相對(duì)誤差%—

?tm對(duì)數(shù)平均溫差K—

?t1大溫差端的流體溫差K—

?t2小溫差端的流體溫差K—

2

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表1符號(hào)、單位及角標(biāo)（續(xù)）

符號(hào)名稱單位說(shuō)明

λ導(dǎo)熱系數(shù)W/（m?K）—

ρ密度kg/m3—

Φ熱流量W—

Re雷諾準(zhǔn)數(shù)——

i,o角標(biāo)—表示流體的進(jìn)、出口

h,c角標(biāo)—表示熱、冷流體側(cè)

s,l角標(biāo)—表示蒸汽、冷凝液

m角標(biāo)—表示平均

e角標(biāo)—表示換熱介質(zhì)

5基本要求

5.1測(cè)試工作流程

測(cè)試工作按如下流程進(jìn)行：

a)測(cè)試大綱編制；

b)確定測(cè)試人員及分工；

c)確定測(cè)點(diǎn)；

d)低溫?fù)Q熱裝置基本參數(shù)信息采集，采集內(nèi)容可參考附錄A；

e)低溫?fù)Q熱裝置泄漏性測(cè)試；

f)低溫?fù)Q熱裝置物性參數(shù)采集；

g)數(shù)據(jù)處理及能效評(píng)價(jià)；

h)編制能效測(cè)試結(jié)果。

5.2測(cè)試文件

測(cè)試機(jī)構(gòu)應(yīng)根據(jù)測(cè)試任務(wù)、目的和要求收集相關(guān)資料、編制測(cè)試大綱。測(cè)試大綱編寫工作應(yīng)由有測(cè)

試經(jīng)驗(yàn)的專業(yè)人員承擔(dān)。測(cè)試大綱至少應(yīng)包含以下內(nèi)容：

a)低溫?fù)Q熱裝置能效測(cè)試的任務(wù)、目的；

b)低溫?fù)Q熱裝置能效測(cè)試的人員組織和分工；

c)低溫?fù)Q熱裝置能效測(cè)試的進(jìn)度安排；

d)低溫?fù)Q熱裝置能效測(cè)試操作規(guī)程。

5.3測(cè)試人員

測(cè)試工作應(yīng)至少由2名人員承擔(dān)，測(cè)試人員需經(jīng)過(guò)培訓(xùn)。

5.4低溫?fù)Q熱裝置示意圖

低溫?fù)Q熱裝置示意圖見圖1所示。

3

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圖1低溫?fù)Q熱裝置示意圖

6能效測(cè)試

6.1測(cè)試環(huán)境和條件

所有測(cè)試應(yīng)在下述環(huán)境和條件下進(jìn)行：

a)環(huán)境溫度：-20℃～50℃；

b)相對(duì)濕度：＜70%RH；

c)換熱壓力容器應(yīng)在額定或運(yùn)行工況（不低于額定負(fù)荷75%）參數(shù)下處于安全、穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)。

6.2測(cè)試安全防護(hù)

測(cè)試時(shí)，應(yīng)配備可靠的防止低溫灼傷的防護(hù)面具、易于脫下的防護(hù)手套和長(zhǎng)套袖、無(wú)箍口且能蓋住

鞋子的長(zhǎng)褲、棉質(zhì)長(zhǎng)衣、無(wú)鐵釘?shù)男摺⒖諝夂粑鞯缺Ｗo(hù)用具和設(shè)備；低溫氣體生產(chǎn)、儲(chǔ)存企業(yè)操作

人員應(yīng)配置防靜電衣物和護(hù)具；測(cè)試過(guò)程中應(yīng)具有可靠的通訊聯(lián)絡(luò)手段及搶救運(yùn)輸傷員的條件。

6.3測(cè)試儀器設(shè)備

測(cè)試使用的儀器設(shè)備應(yīng)檢定或校準(zhǔn)合格且在有效期內(nèi)，量程范圍應(yīng)滿足相關(guān)規(guī)范要求。推薦測(cè)試儀

器設(shè)備配置如表2所示。

表2儀器配置

測(cè)試項(xiàng)目?jī)x器名稱精度

超聲流量計(jì)不低于1.5級(jí)

液體流量渦輪流量計(jì)不低于0.5級(jí)

電磁流量計(jì)不低于0.5級(jí)

流量蒸汽量渦街流量計(jì)不低于1.5級(jí)

超聲流量計(jì)不低于1.5級(jí)

氣體流量渦輪流量計(jì)不低于0.5級(jí)

渦街流量計(jì)不低于1.5級(jí)

氣體介質(zhì)溫度標(biāo)準(zhǔn)溫度計(jì)分度值為0.1℃

液體介質(zhì)溫度熱電偶溫度計(jì)不低于0.5級(jí)

溫度

表面溫度紅外線測(cè)溫儀或表面溫度計(jì)分度值為0.1℃

環(huán)境溫度數(shù)顯溫度計(jì)不低于1.5級(jí)

大氣壓力壓力表不低于1.0級(jí)

壓力

液體介質(zhì)、氣體介質(zhì)的壓力壓力表不低于1.6級(jí)

4

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6.4測(cè)試過(guò)程

6.4.1測(cè)試前準(zhǔn)備

依據(jù)GB50126規(guī)定，測(cè)試前需完成下述準(zhǔn)備工作：

a)檢查換熱裝置運(yùn)行狀態(tài)是否正常，如有不正常現(xiàn)象應(yīng)予以排除；

b)測(cè)試前須對(duì)待測(cè)裝置接口部位進(jìn)行脫脂處理；

c)被測(cè)試的低溫?fù)Q熱介質(zhì)應(yīng)與其它換熱介質(zhì)完全隔絕，以防止泄漏；

d)若采用現(xiàn)場(chǎng)被測(cè)裝置的儀表作為測(cè)試儀表時(shí)，應(yīng)符合5.2的要求；

e)應(yīng)對(duì)低溫?fù)Q熱裝置的基本參數(shù)進(jìn)行采集，采集表參照附錄A所示。

6.4.2測(cè)試步驟

依據(jù)GB50264規(guī)定，測(cè)試過(guò)程按如下步驟進(jìn)行：

a)按測(cè)試大綱中測(cè)點(diǎn)布置要求安裝儀器、儀表；

b)測(cè)試參數(shù)為流量、壓力、溫度；

c)不同測(cè)試參數(shù)，每一點(diǎn)位測(cè)試數(shù)據(jù)不少于5組；

d)測(cè)試工作在額定或運(yùn)行工況（不低于額定負(fù)荷75%）參數(shù)下穩(wěn)定運(yùn)行1h后進(jìn)行，每次記錄數(shù)

據(jù)間隔10min～15min。（每次間隔時(shí)間應(yīng)一致）。

6.4.3測(cè)試記錄

測(cè)試數(shù)據(jù)記錄表見附錄B。

6.4.4流體平均溫度

流體狀態(tài)根據(jù)雷諾準(zhǔn)數(shù)Re進(jìn)行判斷。當(dāng)Re≤2000時(shí)，流體為層流，2000＜Re＜4000時(shí)，流體為過(guò)

渡流，Re≥4000時(shí)，流體為湍流。

過(guò)渡流及湍流流體平均溫度，按式（1）及式（2）進(jìn)行計(jì)算：

???=0.4????+0.6???········································································（1）

式中：

???——熱流體的平均溫度，單位為開爾文（K）；

????——熱流體的進(jìn)口溫度，單位為開爾文（K）；

???——熱流體的出口溫度，單位為開爾文（K）。

???=0.6????+0.4???·········································································（2）

式中：

???——冷流體的平均溫度，單位為開爾文（K）；

????——冷流體的進(jìn)口溫度，單位為開爾文（K）；

???——冷流體的出口溫度，單位為開爾文（K）。

層流流體的平均溫度按式（3）及式（4）進(jìn)行計(jì)算：

1

?=(?+?)··········································································（3）

??2?????

1

?=(?+?)············································································（4）

??2?????

6.4.5有效平均溫度

依據(jù)SH/T3010規(guī)定，測(cè)試中，流體有效平均溫差可用式（5）或式（6）進(jìn)行計(jì)算：

當(dāng)?t1≠?t2時(shí)，按式（5）計(jì)算流體平均溫差：

5

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??1???2

???=····································································（5）

1???1???2

當(dāng)?t1=?t2時(shí)，按式（6）計(jì)算流體平均溫差：

??+??

??=12·····································································（6）

?2

式中：

???——對(duì)數(shù)平均溫度差，單位為開爾文（K）；

??1——大溫差端的流體溫差，單位為開爾文（K）；

??2——小溫差端的流體溫差，單位為開爾文（K）。

6.4.6能效計(jì)算

能效計(jì)算公式見附錄C。

7能效評(píng)價(jià)

7.1數(shù)據(jù)要求

7.1.1熱平衡相對(duì)誤差?Φ≤8%的數(shù)據(jù)應(yīng)不少于有效數(shù)據(jù)總數(shù)的50%。

7.1.2熱平衡相對(duì)誤差?Φ≤10%的數(shù)據(jù)應(yīng)不少于有效數(shù)據(jù)總數(shù)的80%。

7.1.3采集的有效數(shù)據(jù)總數(shù)不少于6組。

7.2評(píng)價(jià)項(xiàng)目和要求

7.2.1以冷量利用率作為低溫?fù)Q熱裝置能效評(píng)價(jià)指標(biāo)，以低溫?fù)Q熱裝置冷量利用率有效數(shù)據(jù)算數(shù)平均

值為基準(zhǔn)值。

7.2.2低溫?fù)Q熱裝置的能效等級(jí)分為Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ級(jí)，分級(jí)要求如下所示：

a)Ⅰ級(jí)：≥70%；

b)Ⅱ級(jí)：≥40%；

c)Ⅲ級(jí)：＜40%。

7.3能效測(cè)試評(píng)價(jià)

能效測(cè)試數(shù)據(jù)及評(píng)價(jià)表見附錄D。

6

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A

A

附錄A

（資料性）

低溫?fù)Q熱裝置基本信息采集表

低溫?fù)Q熱裝置基本參數(shù)信息采集內(nèi)容可參考表A.1。

表A.1低溫?fù)Q熱裝置基本信息采集表

使用單位設(shè)備名稱

設(shè)計(jì)日期投用日期

實(shí)際使用時(shí)間出廠編號(hào)

低溫側(cè)介質(zhì)高溫側(cè)介質(zhì)

基本參數(shù)

傳熱面積冷量利用率傳熱系數(shù)熱流量對(duì)數(shù)平均溫差

22

A（m）%K[W/（m·K）]Φ（W）?tm（K）

低溫液體溫度低溫氣體溫度換熱介質(zhì)溫度

tc（℃）/tc（℃）/tc（℃）/

設(shè)計(jì)技術(shù)進(jìn)口/出口進(jìn)口/出口進(jìn)口/出口

參數(shù)

低溫液體壓力低溫氣體壓力換熱介質(zhì)壓力

Pc（MPa）/Pc（MPa）/Pc（MPa）/

進(jìn)口/出口進(jìn)口/出口進(jìn)口/出口

低溫液體質(zhì)量流量低溫氣體質(zhì)量流量Gmc換熱介質(zhì)質(zhì)量流

Gmc（kg/s）/（kg/s）/量Gmc（kg/s）/

進(jìn)口/出口進(jìn)口/出口進(jìn)口/出口

7

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表A.1低溫?fù)Q熱裝置基本信息采集表（續(xù)）

低溫液體溫度差（?T）低溫液體壓力差（?P）

設(shè)計(jì)技術(shù)

低溫氣體溫度差（?T）低溫氣體壓力差（?P）

參數(shù)

換熱介質(zhì)溫度差（?T）換熱介質(zhì)壓力差（?P）

介質(zhì)名稱低溫液體低溫氣體換熱介質(zhì)

定壓比熱容Cp[kJ/（kg·K）]

3

介質(zhì)密度ρ（kg/m）

物性

粘度μ（mPa·s）

汽化潛熱或比焓（kJ/kg）

測(cè)試人員日期

注：梯度換熱時(shí)可加頁(yè)。

8

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B

B

附錄B

（資料性）

低溫?fù)Q熱裝置測(cè)試數(shù)據(jù)記錄表

低溫?fù)Q熱裝置測(cè)試數(shù)據(jù)記錄表至少應(yīng)記錄表B.1所示數(shù)據(jù)。

表B.1低溫?fù)Q熱裝置測(cè)試數(shù)據(jù)記錄表

使用單位

設(shè)備名稱

出廠編號(hào)

測(cè)試項(xiàng)目測(cè)試數(shù)據(jù)平均值

3

體積流量Gh（m/s）

質(zhì)量流量Gmh（kg/s）

低

低進(jìn)口溫度Thi（K）

溫出口溫度Tho（K）

液進(jìn)口壓力Phi（MPa）

體

出口壓力Pho（MPa）

其他

3

體積流量Gc（m/s）

質(zhì)量流量Gmc（kg/s）

低

低進(jìn)口溫度Tci（K）

溫出口溫度Tco（K）

氣進(jìn)口壓力Pci（MPa）

體

出口壓力Pco（MPa）

其他

3

換體積流量Gc（m/s）

換質(zhì)量流量Gmc（kg/s）

熱

進(jìn)口溫度Tei（K）

介

出口溫度Teo（K）

質(zhì)

進(jìn)口壓力Pei（MPa）

出口壓力Peo（MPa）

媒其他

冷量利用率η（%）

環(huán)境溫度T（℃）

測(cè)試人員日期

注：溫度測(cè)量結(jié)果以攝氏度（℃）表示。

9

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附錄C

（資料性）

能效計(jì)算公式

能效計(jì)算公式見表C.1和表C.2。

表C.1低溫?fù)Q熱裝置換熱效率計(jì)算公式選用表（換熱介質(zhì)無(wú)相變）

序號(hào)名稱公式

1低溫液體冷量??=??????(????????)+??????

2換熱介質(zhì)吸收冷量??=???????(????????)

?

3冷量利用率η=?×100%

??

???

4熱平衡相對(duì)誤差??=|??|×100%

??

?+?

5傳熱系數(shù)K=??

2????

表C.2低溫?fù)Q熱裝置換熱效率計(jì)算公式選用表（換熱介質(zhì)有相變）

序號(hào)名稱公式

1低溫液體冷量??=??????(????????)+??????

2換熱介質(zhì)吸收冷量??=???????(????????)+??????

?

3冷量利用率η=?×100%

??

???

4熱平衡相對(duì)誤差??=|??|×100%

??

?

5傳熱系數(shù)K=?

????

C

C

10

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附錄D

（資料性）

低溫?fù)Q熱裝置冷能利用效率測(cè)試評(píng)價(jià)

低溫?fù)Q熱裝置冷能利用效率測(cè)試數(shù)據(jù)及評(píng)價(jià)表如表D.1和表D.2所示。

表D.1測(cè)試數(shù)據(jù)綜合表

編號(hào)：

使用單位設(shè)備名稱

型號(hào)安裝日期

投用日期實(shí)際使用時(shí)間

出廠編號(hào)結(jié)構(gòu)型式

基本參數(shù)

設(shè)計(jì)值/初次測(cè)試值測(cè)試值

序

對(duì)比項(xiàng)

號(hào)低溫低溫?fù)Q熱低溫低溫?fù)Q熱

液體氣體介質(zhì)液體