稳态换热过程传热系数及污垢热阻值在线监测系统和方法与流程

技术特征：

1.一种稳态传热过程传热系数及污垢热阻值在线监测系统，其特征在于，该稳态传热过程传热系数及污垢热阻值在线监测系统包括：第一温度传感器、第二温度传感器、第三温度传感器、第四温度传感器、流量计、中央处理器和显示器；

其中，第一温度传感器设置在换热器热侧进口端，第二温度传感器设置在换热器热侧出口端，第三温度传感器设置在换热器冷侧进口端，第四温度传感器设置在换热器冷侧出口端，在冷侧出口端还设置有流量计，第一温度传感器、第二温度传感器、第三温度传感器、第四温度传感器和流量计均与中央处理器相连接，中央处理器还与显示器相连接。

2.如权利要求1所述的稳态传热过程传热系数及污垢热阻值在线监测系统，其特征在于，所述的第一温度传感器、第二温度传感器、第三温度传感器、第四温度传感器和流量计均与中央处理器相连接的方式为有线或无线中的一种。

3.如权利要求1所述的稳态传热过程传热系数及污垢热阻值在线监测系统，其特征在于，所述的第一温度传感器用于检测换热器热侧进口端热流体温度，所述的第二温度传感器用于检测换热器热侧出口端热流体温度，所述的第三温度传感器用于检测换热器冷侧进口端冷却水温度，所述的第四温度传感器用于检测换热器冷侧出口端冷却水温度，所述的流量计用于检测换热器冷侧循环水流量；

所有温度传感器和流量计所采集的计量数值送入中央处理器，在中央处理器内进行整理计算后获得传热系数和污垢热阻值数值，然后通过显示器加以显示。

4.一种稳态传热过程传热系数及污垢热阻值在线监测方法，采用权利要求1所述的在线监测系统，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：获取初始信息，计算基准传热系数

在换热系统运行初始状态或者换热系统经过清洗后，换热器冷侧还没有污垢沉积的状态下，根据各个温度传感器检测的温度值及流量计检测的换热器冷侧循环水流量，计算换热器冷热流体平均温差Δt_m和换热器传热量Q，根据换热器冷热流体平均温差Δt_m和换热器传热量Q测定传热系数K，即为基准传热系数K₀；

步骤2：获取检测信息，计算检测传热系数

根据生产需要，换热器运行后，可实时监测各个温度传感器的温度及流量计检测的换热器冷侧循环水流量，计算换热器冷热流体平均温差Δt_m和换热器传热量Q，实时计算当前传热系数K，即为检测传热系数K_time；

步骤3：计算污垢热阻值

用基准传热系数K₀和检测传热系数K_time计算污垢热阻值r_F，r_F计算公式为：

$r_F=\frac{1}{K_{time}}-\frac{1}{K_0}---\left(4\right).$

5.如权利要求4所述的稳态传热过程传热系数及污垢热阻值在线监测方法，其特征在于，所述的步骤1和步骤2中，所述的换热器冷热流体平均温差Δt_m的计算公式为：

${\mathrm{\Δt}}_m=\frac{(T_1-t_{out})+(T_2-t_{in})}{2}---\left(1\right)$

式中，T₁为第一温度传感器检测的换热器热侧进口端热流体温度；

T₂为第二温度传感器检测的换热器热侧出口端热流体温度；

t_in为第三温度传感器检测的换热器冷侧进口端冷却水温度；

t_out为第四温度传感器用于检测换热器冷侧出口端冷却水温度。

6.如权利要求4所述的稳态传热过程传热系数及污垢热阻值在线监测方法，其特征在于，所述的步骤1和步骤2中，所述的换热器传热量Q的计算公式为：

Q＝Rc_p(t_in-t_out) (2)

式中，R为流量计检测的换热器冷侧循环水流量；

c_p为循环水比热容，数值为常数，单位为J/(kg·K)；

t_in为第三温度传感器检测的换热器冷侧进口端冷却水温度；

t_out为第四温度传感器检测的换热器冷侧出口端冷却水温度。

7.如权利要求4所述的稳态传热过程传热系数及污垢热阻值在线监测方法，其特征在于，所述的步骤1和步骤2中，所述的传热系数K的计算公式为：

$K=\frac{Q}{F\×{\mathrm{\Δt}}_m}---\left(3\right)$

式中，Q为换热器传热量；F为换热器有效换热面积，单位为m²；Δt_m为换热器冷热流体平均温差。