[发明专利]一种换热器用分段热工计算方法有效
申请号: | 202110726074.3 | 申请日: | 2021-06-29 |
公开(公告)号: | CN113378404B | 公开(公告)日: | 2022-09-30 |
发明(设计)人: | 马石磊;杨志刚;陆毓颖;程锦 | 申请(专利权)人: | 上海电气电站设备有限公司 |
主分类号: | G06F30/20 | 分类号: | G06F30/20;G06F113/08;G06F119/08 |
代理公司: | 上海申汇专利代理有限公司 31001 | 代理人: | 徐俊;柏子雵 |
地址: | 201100 上海市闵*** | 国省代码: | 上海;31 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 器用 分段 计算方法 | ||
1.一种换热器用分段热工计算方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤1、初步布置换热器冷热侧介质的流动结构形式参数;
步骤2、根据给定热平衡参数,按照热平衡计算式求出冷热侧进出口温度中待定的温度;
步骤3、将换热器从热侧进口或冷侧出口开始分为N段,每段的换热量相同,则第i段换热器的换热量Qi=Q/N,其中,i=1,…,N,Q为换热器的总换热量;从第1段换热器开始,热侧各段进出口的温度值分别为T0至TN,冷侧各段进出口的温度值分别为t0至tN;
步骤4、从热侧进口第1段换热器开始进行换热计算,将第1段换热器热侧介质的定性压力看作热侧进口压力P0,将第1段换热器冷侧介质的定性压力初定为pN,则第1段换热器热侧介质的定性温度看作热侧进口温度T0,第1段换热器冷侧介质的定性温度看作冷侧出口温度tN;
步骤5、根据第1段换热器冷热侧介质的定性压力和温度,分别求取冷热侧介质的比定压热容,再根据各段的换热量Qi,求出第1段换热器冷侧介质的进口温度tN-1和热侧介质的进口温度T1;
步骤6、求出第1段换热器冷热侧介质的平均温差Δt1;
步骤7、根据第1段换热器冷热侧介质的定性压力和温度,求取各侧的物性,依据换热器冷热侧介质质量流量和流动结构形式参数,分别计算冷热侧介质的Re和Pr,Re表示冷热介质流动雷诺数,Pr表示冷热侧介质普朗特数;并运用相应的换热计算公式分别计算第1段换热器冷热侧介质的换热系数,综合考虑第1段换热器的金属热阻和污垢热阻,得到第1段换热器的单段总体换热系数K1;
步骤8、根据第1段换热器的换热量Qi、平均温差Δt1和单段总体换热系数K1,计算出第1段换热器所需的换热面积A1,并进一步求取第一段换热器的长度L1;
步骤9、根据阻力计算公式,分别计算第1段换热器冷热侧介质的流动阻力;
步骤10、将第1段的热侧定性压力减去第1段的热侧流动阻力作为第2段的定性压力P2,第1段的冷侧定性压力加上第1段的冷侧流动阻力作为第2段的定性压力p2,第1段热侧的出口温度作为第2段热侧的定性温度,第1段冷侧的进口温度作为第2段冷侧的定性温度;
重复步骤5至步骤9,依次进行第3段换热器至第N段换热器的设计计算;
步骤11、计算完成后,将通过迭代计算求出的热侧出口温度TN和冷侧进口温度t0与换热器原热平衡数据提供的相应温度进行对比:
若ΔTN和Δt0的值与冷热侧的温升/降比值均在1%以内,则认为初定的分段数N合理,进入步骤12,其中,ΔTN为热侧出口温度TN与换热器原热平衡数据提供的相应温度的差值,Δt0为冷侧进口温度t0与换热器原热平衡数据提供的相应温度的差值;
若ΔTN和Δt0的值与冷热侧的温升/降比值不在1%以内,则进一步增加N的数值大小,重复步骤3至步骤10,直到ΔTN和Δt0的值与冷热侧的温升/降比值在1%以内,进入步骤12;
步骤12、将换热器冷热侧各段的压力降叠加,将冷侧出口压力的迭代计算值与初定的冷侧出口压力值进行对比:
若冷侧出口压力的迭代计算值与初定的冷侧出口压力值的比值在0.95~1.05之间,则认为换热器分段计算完成;若冷侧出口压力的迭代计算值与初定的冷侧出口压力值的比值不在0.95~1.05之间,则以该迭代计算的冷侧出口压力值作为第1段换热器冷侧介质的定性压力初定为pN,重新进行步骤4至步骤11,直到冷侧出口压力的迭代计算值与初定的冷侧出口压力值的比值在0.95~1.05之间。
2.如权利要求1所述的一种换热器用分段热工计算方法,其特征在于,步骤6中,用对数平均的方法或算数平均的方法求出第1段冷热侧介质的平均温差Δt1。
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