[发明专利]高温冷却器热力校核方法及系统

说明书

本发明涉及一种高温冷却器热力校核方法及系统，其中方法包括以下步骤：获取冷却器进口参数及冷却器中换热管组的数量，其中每个换热管组包含多排管束；将冷却器进口参数作为第一排管束的入口条件，将每排管束的出口条件作为下一排管束的入口条件，由此逐排计算各排管束的传热与压降。本发明根据换热器内部逐排计算各管束热力特性的思想，可有效减小大温差条件下高温气体定性物性的确定，减小了设计误差；并且可以给出传统换热器热力设计校核方法不能给出的换热器内部的传热、压降以及换热管壁温分布，有利于在换热器方案设计阶段及时发现问题，做出修改和调整。

技术领域

本发明涉及换热器设计制造技术领域，尤其涉及一种高温冷却器热力校核方法及系统。

背景技术

电弧风洞是高焓(温)气体冷却器在大型电弧风洞中重要的热交换系统，主要作用是将风洞上游经由喷管和扩压器等气体流动控制装置通过变直径截面真空管道输运的高温气体温度(超过6000K)通过热交换原理降低到常温，确保风洞长时间稳定运行和真空系统的安全。与工业标准换热器面临的高温(不超过2000K)、高压换热介质不同，高压空气经电弧加热器电离后，进入冷却器前的离解气体介质具有低密度(真空环境)、高温(最高温度可超过6000K)的特点，热力设计及校核是其中的难点。传统热交换器由于进、出口温差(几百度)较小，通常采用算术平均温差或者对数平均温差的方法确定高温流体的定性参数，这种方法对进、出口温差较大(几千度)引起的高温电离气体物性变化来说，所带来的计算误差是巨大的，显然不适用高温气体冷却器的热力校核设计。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术中的至少一部分缺陷，提供一种高温冷却器热力校核方法及系统。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种高温冷却器热力校核方法，包括以下步骤：

S1、获取冷却器进口参数及冷却器中换热管组的数量，其中每个换热管组包含多排管束；

S2、将冷却器进口参数作为第一排管束的入口条件，将每排管束的出口条件作为下一排管束的入口条件，由此逐排计算各排管束的传热与压降。

在根据本发明所述的高温冷却器热力校核方法，优选地，所述步骤S1中所述冷却器进口参数包括：热流体参数和冷流体参数。

在根据本发明所述的高温冷却器热力校核方法，优选地，所述热流体参数包括热流体的质量流率、进口焓值和进口压力。

在根据本发明所述的高温冷却器热力校核方法，优选地，所述冷流体参数包括冷流体的质量流率、进口温度和进口压力。

在根据本发明所述的高温冷却器热力校核方法，优选地，所述步骤S2包括：

1)赋管组值i＝1；

2)对于i＝1……、B，分别调取每个换热管组的参数，全部执行完毕后赋予管组值i＝1；其中B为步骤S1中获取的换热管组的数量；

3)对于i＝1，赋管束值j＝1，计算第i组换热管组中第j排管束的传热与压降，并在计算完成后，将当前排输出参数作为下一排输入参数，并执行j＝j+1操作，并继续计算下一排管束的传热与压降，直至第i组换热管组的管束全部计算完毕；执行i＝i+1操作，并继续计算下一组换热管组中各个管束的传热与压降，直至第B组换热管组的管束全部计算完毕。

在根据本发明所述的高温冷却器热力校核方法，优选地，所述步骤S2中求解传热与压降的操作包括：

1)利用热流体的进口焓值和进口压力计算高温气体热物性参数；

2)利用冷流体的进口温度和进口压力计算冷流体热物性参数；

3)计算热流体侧和冷流体侧雷诺数；

4)选择热传递模型计算无量纲参数；

5)计算冷流体侧努赛特数；