[发明专利]强化换热的方法

说明书

本发明提供一种强化换热的方法，包括如下步骤：S1，建立换热器模型，分别得到传热系数和温差的矩阵表达式；S2，根据矩阵表达式得到总体换热量表达式；S3，根据总体换热量表达式获取传热系数与温差之间的关系；S4，根据传热系数与温差之间的关系改变强化换热器的入口条件或结构形式。

技术领域

本发明涉及换热器领域，尤其涉及一种强化换热的方法。

背景技术

传统的换热器在设计的时候常常假定流体的物理性质和换热系数变化较小，在常规条件下，常规流体的物理性质变化确实很小，因此，上述假设是可以被工程接收的，误差也比较小。但是，对于物理性质变化较大的流体，如拟临界点附近的超临界流体，由于超临界流体具有许多独特的性质，如粘度小、密度、扩散系数、溶剂化能力等性质随温度和压力变化十分敏感，而且粘度和扩散系数接近气体，而密度和溶剂化能力接近液体，这就导致这类流体的物理性质在传热中不能被忽略，因此，按照传统的换热方法对物性变化较大的流体进行换热往往误差巨大，难以取得良好的效果。

发明内容

为了克服上述问题的至少一个方面，本发明实施例提供一种强化换热的方法，包括如下步骤：S1，建立换热器模型，分别得到传热系数和温差的矩阵表达式；S2，根据矩阵表达式得到总体换热量表达式；S3，根据总体换热量表达式获取传热系数与温差之间的关系；S4，根据传热系数与温差之间的关系改变强化换热器的入口条件。

根据一些实施例，换热器模型包括M×N个换热方格，传热系数U和温差ΔT的矩阵表达式分别为：

其中，i、j、M、N均为正整数，U_i，j表示网格(i，j)的传热系数，ΔT_i，j表示网格(i，j)的温差。

根据一些实施例，总体换热量表达式为：

其中，Q表示总体换热量，*表示哈达马乘积，|| ||_m1表示向量1-范数的拓展，|| ||_F表示F-范数，A表示换热面积，θ_a表示传热系数和温差的平均协同角。

根据一些实施例，步骤S4中，保持热流体和冷流体的温度不变，热流体的质量流率沿第二方向均匀减少，冷流体的质量流率沿第一方向均匀减少。

根据一些实施例，步骤S4中，保持热流体和冷流体的质量流率不变，热流体的温度沿第二方向均匀增加，冷流体的温度沿第一方向均匀减少。

根据一些实施例，步骤S4中，在第二方向上，热流体的质量流率均匀减少，温度均匀增加；在第一方向上，冷流体的质量流率均匀减少，温度均匀减少。

另一方面，本实施例提供一种强化换热的方法，包括如下步骤：S1，建立换热器模型，分别得到热流密度和换热面积的矩阵表达式；S2，根据矩阵表达式得到总体换热量表达式；S3，根据总体换热量表达式得到热流密度与换热面积之间的关系；S4，根据热流密度与换热面积之间的关系改变强化换热器的面积分布条件。

根据一些实施例，总体换热量表达式为：

其中，i、M均为正整数，q_i表示热流密度矩阵，A_i表示换热面积矩阵，β_a表示热流密度和换热面积的平均协同角。

根据一些实施例，步骤S4中，保持总翅片数量不变，增大对角线区域的翅片密度，减少其他区域的翅片密度。

根据一些实施例，步骤S4中，改变同一板面上直通道的通道宽度，使得每个直通道的通道宽度有差异。

根据一些实施例，通道宽度沿垂直于流体流动的方向均匀增大或减小。