中华人民共和国国家标准
GB/T41872—2022
制冷系统及热泵用换热器温度、压力和速度三场协同的
性能测试和评价方法
Heat exchanger for refrigerating systems and heat pumps-
Performance test and evaluation method based on three-field synergy of
temperature, pressure and velocity fields
2023-02-01实施
2022-10-12发布 目 次
前言
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范围 2 规范性引用文件 3 术语和定义 4 测试要求 5 评价方法附录A（资料性） 表征换热器三场协同性流动阻力与传热综合性能评价示例附录B（规范性） 表征换热器三场协同性流动阻力与传热综合性能评价图基本要素
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·--6 13
.- 前 言
本文件按照GB/T1.1一2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。
请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。 本文件由中国机械工业联合会提出。 本文件由全国冷冻空调设备标准化技术委员会（SAC/TC238)归口。 本文件起草单位：西安交通大学、合肥通用机械研究院有限公司、广东美的暖通设备有限公司、浙江
英特科技股份有限公司、广东芬尼克兹节能设备有限公司、上海理工大学、华南理工大学、上海冷冻空调行业协会、宁波奥克斯电气股份有限公司、广东纽恩泰新能源科技发展有限公司、冰轮环境技术股份有限公司、合肥通用机电产品检测院有限公司、合肥通用环境控制技术有限责任公司。
本文件主要起草人：何雅玲、陶文铨、张秀平、张明圣、张凯、罗彬、方真健、刘远辉、张华、刘金平、 邵乃宇、杜文超、赵密升、张超、李志亮、王汝金、樊菊芳、李明佳、汤松臻、童自翔。 3.4
特征温度characteristic temperature T 换热器所比较侧的流体进、出口的算术平均温度。 注：单位为摄氏度（℃）。
3.5
当量直径 equivalent diameter De 依据4倍的换热表面总流截面积除以润湿周长得出的物理量。 注：单位为米（m）。
3.6
阻力系数 friction coefficient f 依据流体的压降除以流体密度和特征速度平方的乘积的一半，再乘以当量直径与换热器深度的比
值得出的无量纲系数。
注：计算公式参见附录A中的式CA.6）。
3.7
特征长度 characteristic length 1 计算换热表面雷诺数、努塞尔数的几何尺度。 注：单位为米（m）。
3.8
努塞尔数Nusseltnumber Nu 依据流体的换热系数和特征长度的乘积，再除以流体的导热系数得出的无量纲参数。 注：计算公式参见附录A中的式CA.5）
3.9
泵功pumpingpower P 依据流体压降与体积流量的乘积得出的物理量。 注：单位为瓦（W）
3.10
等泵功 identical pumpingpower 所评价换热器与基准换热器在所比较侧流体消耗的泵功保持相同。
3.11
等压降 identical pressure drop 所评价换热器与基准换热器在所比较侧流体的压降保持相同。
3.12
等流量 identical flow rate 所评价换热器与基准换热器在所比较侧流体的质量流量保持相同。
3.13 注：流体温度梯度与速度方向的夹角用以表征温度场与速度场间的协同性。流体被加热时，该夹角越小，表征流体
的温度场与速度场的协同性越好，换热性能越好；流体被冷却时，该夹角越大，表征流体的温度场与速度场的协同性越好，换热性能越好。压力梯度与速度间的夹角用以表征流体压力场与速度场间的协同性。压力场与速度场的协同性越好，流体压降越小。
3.14
表征三场协同性的流动阻力与传热综合性能评价图comprehensiveflowresistanceandheat transfer performance ewaluation plot indicating synergy of three fields
定量反映出温度场、压力场和速度场三场协同性的流动阻力与传热综合性能优劣的四象限图。 注：采用对数坐标系（坐标轴是对数划分，坐标值未取对数），以所评价的换热器换热表面与基准换热器对应的换热
表面流体阻力系数的比值为横坐标，以所评价换热器换热表面与基准换热器对应的换热表面流体努塞尔数的比值为纵坐标。
3.15
表征三场协同性的流动阻力与传热综合性能评价值comprehensiveflowresistanceandheat transfer performance evaluation value indicating synergy of three fields
在表征三场协同性的流动阻力与传热综合性能评价图中，过任意给定工况下的工作点（给定工况下，评价图中标出的数据点）做与等流量、等压降或等泵功基准线平行的直线，该直线与横坐标值等于1 的直线的交点所对应的纵坐标的数值。
注：表征的是所评价换热器与基准换热器在等泵功、等压降或等流量约束条件下换热量提升的倍数，其中等流量条
件下表征的是换热量提升倍数与所比较侧流体阻力系数增加倍数的比值。
4测试要求
4.1一般规定 4.1.1 排除换热器试验系统内的不凝性气体，并确认无制冷剂泄漏。 4.1.2试验系统应设置温度计套管和压力表引出接头等。 4.1.3换热器的水侧应清洗干净。 4.2试验技术要求 4.2.1风冷式换热器的传热和流动阻力性能试验技术要求与方法应符合GB/T23130一2008附录B的规定。 4.2.2水冷式换热器的传热和流动阻力性能试验技术要求与方法应符合GB/T25862一2010附录B的规定。 4.3仪器仪表 4.3.1试验用仪器仪表应经计量检定合格，并在有效期内。 4.3.2试验用仪器仪表的型式及准确度应符合GB/T10870一2014中表C.1的规定。 4.4试验 4.4.1一般规定
在试验过程中，应保持所评价换热器与基准换热器的测试工况一致，所测试的换热器不应包括节流 4.4.2风冷式换热器空气侧传热与流动阻力性能试验
风冷式换热器传热和流动阻力性能试验所测参数应包括： a） 所评价换热器与基准换热器空气侧的流量，人口、出口的干球温度、湿球温度和压力： b）冷凝器制冷剂侧的流量，人口过热蒸气温度、压力，出口过冷液温度、压力，或蒸发器制冷剂侧
的流量，膨胀阀前过冷液温度、压力，出口过热蒸气温度、压力，或干式风机盘管进水温度、出水温度、水流量：
） 所评价换热器与基准换热器空气侧与制冷剂侧的换热量 d）所评价换热器与基准换热器空气侧的压降等。
4.4.3水冷式换热器水侧传热与流动阻力性能试验
水冷式换热器的传热和流动阻力性能试验所测参数应包括：
所评价换热器与基准换热器水侧的流量，人口出口的温度和压力； b）冷凝器制冷剂侧的流量，人口过热蒸气温度、压力，出口过冷液温度、压力，或蒸发器制冷剂侧
的流量，膨胀阀前过冷液温度、压力，出口过热蒸气温度、压力或干式风机盘管进水温度、出水温度、水流量；
c）所评价换热器与基准换热器冷热流体两侧的换热量： d）所评价换热器与基准换热器水侧的压降等。
4.5数据处理
4.5.1在数据处理过程中，未经特殊说明，流体物性取特征温度下流体的物性，特征长度取当量直径。 特征流速取最小横截面积处流体的流速，换热器深度取所比较侧流体流动方向的总体长度。 4.5.2风冷式换热器的传热和流动阻力性能试验数据处理应符合GB/T23130一2008附录B的规定。 4.5.3水冷式换热器的传热和流动阻力性能试验数据处理应符合GB/T25862一2010附录B的规定。
5评价方法
5.1 性能参数 5.1.1流体阻力系数 5.1.1.1在给定工况下，分别获得基准换热器对应不同流速下、所比较侧流体的阻力系数。，以及所评价换热器在某一特征速度u下，所比较侧流体的阻力系数f参考附录A的式（A.6）计算。
注1：下角标0和e分别表示基准换热器和所评价换热器相关的物理量。 注2：换热器评价方法的具体实施参考附录A给出的示例。
5.1.1.2在给定工况下，建立基准换热器所比较侧流体的阻力系数f。与雷诺数Re间的准则关系式 f。=cRem1(c1、m1为常数）。 5.1.2流体传热性能 5.1.2.1在给定工况下，分别获得基准换热器对应不同流速下、所比较侧流体的努塞尔数Nuo以及所评价换热器在某一特征速度u。下.所比较侧流体的努塞尔数Nue参考附录A中的式《A.4）、式（A.5）计算。 5.2综合性能评价图
应按附录B的规定绘制表征换热器三场协同性流动阻力与传热综合性能评价图，其中： a）特征关系式应符合B.1； b）在等泵功、等压降、等流量三种约束条件下，按B.2的规定绘制三条基准线：
和Nu:=1 将表征三场协同性的流动阻力与传热综合性能评价图
f=1和Nuo
c）按B.3的规定用直线
fo
划分为4个象限： d）按B.4的规定用等泵功、等压降、等流量三种典型约束条件下的三条基准线，将第I象限划分
成标号为1、2、3、4的四个区域。
5.3所评价换热器流动阻力与传热综合性能评价 5.3.1流体物性取特征温度下流体的物性。根据最小横截面积、换热器深度和当量直径等术语的定义，按照基准换热器所比较侧流体阻力系数和努塞尔数Nu的关联式，计算得到流速u。对应的基准换热器所比较侧流体阻力系数f。和努塞尔数Nuo。 5.3.2按照5.1.1和5.1.2获得流速u。对应所评价换热器、所比较侧流体阻力系数f。和努塞尔数
Nu。，确定某一流速u。对应的工作点( (f. Nu)
f.'Nu)
5.3.3在表征三场协同性的流动阻力与传热综合性能评价图中标出工作点，按照工作点在分区图中的位置，可以判定所评价换热器相对于基准换热器，在流速u。下的节能效果。 5.3.4过工作点做与等泵功、等压降和等流量基准线平行的直线，这些直线与直线（ )一1的交点对
o
应的纵坐标值，分别是在等泵功、等压降和等流量的约束条件下，表征三场协同性的流动阻力与传热综合性能评价值。 5.3.5根据表征三场协同性的流动阻力与传热综合性能评价值，即可获得所评价换热器与基准换热器在三种约束条件下换热量的比值（等流量约束条件下，该值为所评价换热器相对于基准换热器换热量提升倍数与所比较侧流体阻力增加倍数的比值）。